Receptor IR e controle remoto: projetos controlados à distância com Arduino

Os controles remotos de TVs, aparelhos de ar-condicionado e sons funcionam com luz infravermelha (IR). Coloque em um Arduino um receptor IR que custa quase nada e você consegue ler os botões de praticamente qualquer controle da sua casa e usá-los para comandar lâmpadas, LEDs, motores ou música. Não precisa de pareamento, app nem internet; basta apontar o controle para a placa e apertar um botão. É o caminho mais fácil e barato para o seu primeiro projeto controlado à distância.

Como funciona um controle remoto infravermelho?

O LED IR na ponta do controle emite luz em cerca de 940 nm, que o olho não enxerga. A luz não fica acesa o tempo todo; ela viaja sobre um sinal portador que pisca 38.000 vezes por segundo. O circuito dentro do receptor só presta atenção na luz que pisca nessa frequência, então a luz do sol e as lâmpadas não atrapalham o sinal. O receptor transforma as piscadas em pulsos digitais limpos e coloca a saída em LOW enquanto o sinal está presente.

Qual botão foi apertado fica codificado na duração dos pulsos e dos intervalos entre eles. Existem diferentes “idiomas” para isso, chamados protocolos: o mais comum é o NEC (um byte de endereço e um byte de comando), e os protocolos Sony, RC5 (Philips) e Samsung também são comuns. Por sorte, a biblioteca faz a decodificação; você só lê o código do botão.

Especificações (VS1838B)

Ligação do receptor IR

Lendo os códigos dos botões com a biblioteca IRremote

No Gerenciador de Bibliotecas, busque IRremote e instale a biblioteca de Armin Joachimsmeyer. O código abaixo funciona com a versão 4.x; a cada botão apertado, ele mostra no Monitor Serial o protocolo, o endereço e o código do comando. Se você encontrar comandos como IRrecv e decode(&results) em exemplos antigos na internet, eles são de uma versão antiga.

1#include <IRremote.hpp>
2
3const int IR_PIN = 2;
4
5void setup() {
6  Serial.begin(9600);
7  IrReceiver.begin(IR_PIN, ENABLE_LED_FEEDBACK);   // sinyal gelince dahili LED yanar / onboard LED blinks on signal
8}
9
10void loop() {
11  if (IrReceiver.decode()) {
12    Serial.print("Komut / command: 0x");
13    Serial.println(IrReceiver.decodedIRData.command, HEX);
14    IrReceiver.printIRResultShort(&Serial);        // protokol ve adres / protocol and address
15    IrReceiver.resume();                           // sonraki tuşa hazırlan / ready for the next key
16  }
17}

Aperte os botões do seu controle um por um e anote os códigos. Os controlinhos de 21 teclas que vêm nos kits costumam usar o protocolo NEC, e os códigos deles geralmente são os mostrados abaixo; mesmo assim, confirme lendo os códigos do seu próprio controle:

Controlando um LED e um relé pelo controle remoto

Depois que você conhece os códigos, pode dar uma função a cada botão. No exemplo abaixo, o botão “1” liga e desliga um relé, e VOL+ e VOL- ajustam o brilho de um LED com PWM. Quando um botão fica apertado, o controle envia sinais de repetição; em funções de liga-desliga você precisa ignorar essas repetições, senão o relé fica ligando e desligando. Para a ligação do relé, veja O que é módulo relé?

1#include <IRremote.hpp>
2
3const int IR_PIN = 2;
4const int LED_PIN = 9;       // PWM pini / PWM pin
5const int RELAY_PIN = 7;     // aktif LOW röle / active-LOW relay
6
7bool relayOn = false;
8int brightness = 128;
9
10void setup() {
11  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
12  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
13  digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);
14  IrReceiver.begin(IR_PIN);
15}
16
17void loop() {
18  if (!IrReceiver.decode()) return;
19  bool repeat = IrReceiver.decodedIRData.flags & IRDATA_FLAGS_IS_REPEAT;   // tuş basılı tutuluyor / key held down
20  switch (IrReceiver.decodedIRData.command) {
21    case 0x0C:                               // "1": röleyi aç-kapa / toggle the relay
22      if (!repeat) {
23        relayOn = !relayOn;
24        digitalWrite(RELAY_PIN, relayOn ? LOW : HIGH);
25      }
26      break;
27    case 0x15:                               // VOL+: daha parlak / brighter
28      brightness = min(brightness + 15, 255);
29      break;
30    case 0x07:                               // VOL-: daha sönük / dimmer
31      brightness = max(brightness - 15, 0);
32      break;
33  }
34  analogWrite(LED_PIN, brightness);
35  IrReceiver.resume();                       // sonraki tuşa hazırlan / ready for the next key
36}

Enviando sinais IR com Arduino

O Arduino não só escuta controles remotos; ele mesmo pode ser um controle. Ligue um LED IR (940 nm) ao pino 3 do Uno por um resistor de 100 Ω; para aumentar o alcance, você pode acionar o LED por um transistor. Primeiro leia, com o código acima, o controle do aparelho que você quer comandar para descobrir o endereço e o comando, e depois envie o mesmo código pelo Arduino:

1#include <IRremote.hpp>
2
3const int IR_SEND_PIN = 3;    // IR LED, 100 Ω direnç ile / IR LED with a 100 Ω resistor
4
5void setup() {
6  IrSender.begin(IR_SEND_PIN);
7}
8
9void loop() {
10  IrSender.sendNEC(0x00, 0x46, 0);   // adres, komut, tekrar sayısı / address, command, repeats
11  delay(5000);
12}

IR com ESP32 e Raspberry Pi Pico

O VS1838B funciona bem em 3,3 V, então se liga direto no ESP32 e no Pico. A biblioteca IRremote suporta o ESP32; você pode ligar o receptor em qualquer pino de entrada, como o GPIO 15. Com um ESP32 você pode repassar os botões do controle para outros aparelhos via Wi-Fi ou montar um “controle inteligente” que envia comandos do celular para a TV com um LED IR. No Pico com MicroPython, usa-se a biblioteca micropython_ir, de Peter Hinch:

1from machine import Pin
2from ir_rx.nec import NEC_8          # micropython_ir kütüphanesi / library (Peter Hinch)
3import time
4
5def on_key(command, address, ctrl):
6    if command >= 0:                 # negatif değerler tekrar ya da hata / negatives mean repeat or error
7        print("Komut / command: 0x{:02X}".format(command))
8
9ir = NEC_8(Pin(16, Pin.IN), on_key)  # GP16 → OUT
10
11while True:
12    time.sleep(1)

Ideias de projetos com receptor IR e controle remoto

• Lâmpada controlada à distância: acenda uma lâmpada da rede elétrica por meio de um relé com um botão sobrando no controle da TV.
• Controle de cores: mude a cor de um LED RGB com os botões numéricos.
• Carrinho robô controlado à distância: um carrinho cujos dois motores você dirige com os botões de seta.
• Caixinha de melodias: associe uma música diferente a cada botão numérico; para a parte do som, veja O que é buzzer?
• Controle que aprende: grave os códigos de outros controles e envie todos de um único Arduino.
• Fechadura com senha: abra uma fechadura com um servo quando a sequência certa de botões for digitada.

Erros comuns e como corrigir

• Nenhum código chega: o fio OUT está em um pino diferente do código, as pernas do receptor estão invertidas ou a pilha do controle acabou; teste o controle com a câmera do celular.
• O código de exemplo não compila: os exemplos antigos da internet são para a IRremote 2.x; a versão 4.x usa IrReceiver.begin() e IrReceiver.decode().
• Aparecem códigos aleatórios: o receptor pode estar virado para a luz direta do sol ou para uma lâmpada fluorescente; coloque-o na sombra.
• O botão de liga-desliga age duas vezes: os sinais de repetição não estão sendo ignorados; confira a flag IRDATA_FLAGS_IS_REPEAT.
• O tone() ou o PWM nos pinos 3 e 11 funcionam mal: no Uno, eles usam o mesmo timer (Timer2) que a IRremote.
• Alcance muito curto ao enviar com um LED IR: acione o LED com uma corrente maior por meio de um transistor e aponte para o aparelho.

O receptor IR é o jeito mais simples e barato de entrar no mundo sem fio; até os controles velhos esquecidos pela casa ganham uma segunda vida nos seus projetos novos. No app BlueGrays você encontra projetos para ler códigos de controle, ligar LEDs, tocar melodias pelo controle, comandar uma lâmpada da rede elétrica e montar um controle universal com ESP32, com esquemas do circuito e código.