Auto Greenhouse 🌱

Sistema IoT de estufa automatizada para monitoramento e controle ambiental, desenvolvido com Arduino MEGA 2560 para gerenciamento local de sensores/atuadores e ESP32 para conectividade Wi-Fi e notificações remotas via WhatsApp.

• Visão Geral
• Funcionalidades
• Tech Stack
• Pré-requisitos
• Lista de Componentes
• Diagrama de Conexões
• Configuração do Ambiente
• Calibração de Sensores
• Upload do Código
• Arquitetura do Sistema
• Configuração de Notificações
• Troubleshooting
• Contribuição
• Licença

O Auto Greenhouse é um projeto DIY de automação agrícola que monitora condições ambientais críticas para o cultivo de plantas e executa ações automáticas para manter o ambiente ideal. O sistema combina:

• Arduino MEGA 2560: Cérebro principal responsável por leitura de sensores, controle de atuadores e interface local via LCD.
• ESP32: Módulo de conectividade Wi-Fi que envia notificações para WhatsApp via API CallMeBot.
• Sensores: Umidade do solo, luminosidade (LDR) e temperatura (LM35 - opcional).
• Atuadores: Bombas de irrigação, ventilador, servo para teto, LEDs de crescimento.

💡 Caso de Uso Ideal: Pequenas estufas residenciais, projetos educacionais de IoT, prototipagem de agricultura de precisão.

• 💧 Irrigação Inteligente: Bomba ativa quando umidade do solo < 33% (ajustável), desliga automaticamente ao atingir nível ideal
• 💡 Iluminação Adaptativa: LEDs acionados quando luminosidade ambiente < 75 (escala 0-100)
• 🌬️ Ventilação Manual: Ventilador controlado por botão físico com feedback no LCD

• 📺 Display LCD 16x2: Exibe em tempo real:
  • Umidade do solo (%), Luminosidade (0-100)
  • Status da irrigação (Irr ON/ )
  • Status do ventilador (FAN ON/FAN OFF)

• 🔘 Botão Servo (Pino 32): Alterna abertura/fechamento do teto (0° ↔ 45°)
• 🔘 Botão Ventilador (Pino 33): Liga/desliga ventilador manualmente

• 📡 Conexão Wi-Fi: ESP32 conecta-se à rede local
• 📱 Notificações WhatsApp: Envia alertas via CallMeBot API quando eventos ocorrem (ex: teto aberto)
• 🔗 Comunicação Serial: Arduino sinaliza eventos para ESP32 via pino digital

• 🖥️ Serial Monitor: Debug em tempo real via USB (9600 baud)
• 📊 Logs Estruturados: Saída formatada para análise de comportamento do sistema

• Arduino MEGA 2560 com cabo USB
• ESP32 Dev Module com cabo USB ou adaptador serial
• Fonte de alimentação 12V para atuadores de potência (ventilador, bombas)

• Arduino IDE 2.0+ instalado
• Drivers USB instalados:
  • CH340/CP210x para ESP32: Drivers Silabs
• Acesso à internet para instalação de bibliotecas

• Conta no CallMeBot para obter API token do WhatsApp

LCD 16x2 (4-bit mode):
  RS  → Pino 2
  E   → Pino 3
  DB4 → Pino 4
  DB5 → Pino 5
  DB6 → Pino 6
  DB7 → Pino 7
  VSS → GND
  VDD → 5V
  RW  → GND
  VO  → Potenciômetro 10k para contraste
  A/K → 5V/GND (backlight com resistor 220Ω)

Sensores Analógicos:
  Umidade do Solo:
    VCC → Pino 12 (controlado por software)
    GND → GND
    SIG → A0
  
  LDR (Luminosidade):
    VCC → 5V
    GND → GND
    SIG → A1 (com resistor 10k em divisor de tensão)

Atuadores Digitais:
  Servo (teto):
    Sinal → Pino 44
    VCC   → 5V (ou externo para servos de alta torque)
    GND   → GND (comum)
  
  Ventilador:
    Controle → Pino 8 (via transistor MOSFET ou relé)
    Alimentação → Fonte 12V externa
  
  LED Crescimento:
    Ânodo → Pino 11 (com resistor 220Ω)
    Cátodo → GND
  
  Relé Bomba Irrigação:
    IN → Pino 52
    VCC → 5V
    GND → GND
    COM/NO → Bomba + Fonte 12V

Botões (INPUT_PULLUP):
  Servo Toggle → Pino 32 ↔ GND
  Fan Toggle   → Pino 33 ↔ GND

Comunicação com ESP32:
  Arduino TX (Pino 18) → ESP32 RX (Pino 16)
  Arduino GND → ESP32 GND (comum obrigatório)

ESP32:
  VCC → 5V (USB ou regulador)
  GND → GND (comum com Arduino)
  RX  → Pino 16 (recebe sinal do Arduino)
  TX  → Pino 17 (não utilizado neste projeto)

Fluxo de Notificação:
  Arduino detecta evento (ex: servo aberto)
  → Sinal digital HIGH no Pino 18
  → ESP32 lê sinal via digitalRead()
  → ESP32 conecta ao Wi-Fi (se necessário)
  → ESP32 faz HTTP GET para CallMeBot API
  → CallMeBot encaminha mensagem para WhatsApp

⚠️ Atenção: Sempre use GND comum entre Arduino e ESP32 para comunicação serial funcionar corretamente.

1. Baixe em arduino.cc/en/software
2. Instale seguindo o assistente do seu sistema operacional

1. Abra Arduino IDE → Arquivo → Preferências
2. Em URLs adicionais para Gerenciadores de Placas, adicione:

   https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
   

3. Vá em Ferramentas → Placa → Gerenciador de Placas...
4. Busque por "esp32" e instale o pacote esp32 by Espressif Systems
5. Selecione a placa: Ferramentas → Placa → ESP32 Arduino → ESP32 Dev Module

Via Sketch → Incluir Biblioteca → Gerenciar Bibliotecas...:

O código usa mapeamento linear para converter leitura ADC (0-1023) para porcentagem (0-100%):

humidity = map(humidity, 1023, 372, 0, 100);

Como calibrar para seu sensor:

1. Faça upload do código com Serial.println(analogRead(humSensor)); temporário
2. Anote o valor com sensor seco no ar (ex: ~1023)
3. Anote o valor com sensor totalmente submerso em água (ex: ~372)
4. Atualize o map(): map(valor, valor_seco, valor_molhado, 0, 100)

💡 Sensores capacitivos são mais duráveis que resistivos para uso contínuo no solo.

brightness = map(brightness, 100, 970, 100, 0);

Calibração:

1. Meça o valor ADC no escuro total (ex: ~970)
2. Meça o valor ADC sob luz direta (ex: ~100)
3. Ajuste o map() conforme seus valores
4. O mapeamento inverte a escala: mais luz = menor valor numérico

1. Conecte o Arduino via USB
2. No Arduino IDE: Ferramentas → Placa → Arduino AVR Boards → Arduino Mega or Mega 2560
3. Ferramentas → Porta → Selecione a porta COM correta
4. Abra ARDUINO_MEGA/ARDUINO_MEGA.ino
5. Clique em Upload (→) ou pressione Ctrl+U
6. Aguarde a mensagem "Done uploading."

1. Conecte o ESP32 via USB
2. No Arduino IDE: Ferramentas → Placa → ESP32 Arduino → ESP32 Dev Module
3. Ferramentas → Porta → Selecione a porta COM do ESP32
4. Configure as opções:

   Upload Speed: 921600
   CPU Frequency: 240MHz (WiFi/BT)
   Flash Frequency: 80MHz
   Flash Mode: QIO
   Partition Scheme: Default 4MB with spiffs
   

5. Abra o sketch do ESP32 e configure as credenciais Wi-Fi:

   const char* ssid = "SEU_WIFI";
   const char* password = "SUA_SENHA";
   const char* token = "SEU_TOKEN_CALLMEBOT";
   const char* phoneNumber = "5511999999999"; // Com código do país

6. Clique em Upload

   ⚠️ Se falhar, pressione e segure o botão BOOT no ESP32 durante o upload

graph LR
    A[Sensores] --> B[Arduino MEGA]
    B --> C{Lógica de Controle}
    C --> D[Atuadores]
    C --> E[Display LCD]
    C --> F[Serial Monitor]
    C --> G[Sinal Digital]
    G --> H[ESP32]
    H --> I[Wi-Fi]
    I --> J[CallMeBot API]
    J --> K[WhatsApp]

1. Leitura de Sensores (humRead(), brightRead())

   • Ativa VCC do sensor de umidade apenas durante leitura (economia + prevenção de corrosão)
   • Mapeia valores brutos para escala 0-100
   • Atualiza LCD com valores formatados

2. Controle de Irrigação

   if (humidity < 33) {
     digitalWrite(relayIrrigation, LOW);  // Relé ativo = bomba LIGA
     lcd.print("Irr ON ");
   } else {
     digitalWrite(relayIrrigation, HIGH); // Relé inativo = bomba DESLIGA
     lcd.print("       ");
   }

   🔁 Lógica invertida: relés normalmente abertos (NO) exigem LOW para ativar

3. Controle de Iluminação

   if (brightness < 75) {
     digitalWrite(ledPin, HIGH);  // Acende LED
   }

4. Leitura de Botões (com debounce manual)

   • Detecta transição HIGH → LOW (pressão do botão com INPUT_PULLUP)
   • Alterna estado do servo (0° ↔ 45°) ou ventilador (ON ↔ OFF)

5. Atualização do LCD

   • Posições fixas para evitar flickering:
     • Linha 0: U: XX Irr ON
     • Linha 1: LUM: XXX FAN OFF

// No Arduino (transmissor)
const byte signalPin = 18;  // Pino de sinal para ESP32

void notifyESP32() {
  digitalWrite(signalPin, HIGH);  // Sinaliza evento
  delay(100);                     // Pulso de 100ms
  digitalWrite(signalPin, LOW);
}

// No ESP32 (receptor)
const byte arduinoSignalPin = 16;

void loop() {
  if (digitalRead(arduinoSignalPin) == HIGH) {
    sendWhatsAppNotification("🌱 Teto da estufa aberto!");
    delay(500);  // Evita múltiplos envios
  }
}

1. Acesse CallMeBot - WhatsApp API
2. Adicione o contato +34 644 68 78 08 no WhatsApp
3. Envie a mensagem: I allow callmebot to send me messages
4. Você receberá seu API Token (ex: 1234567890)

// Credenciais Wi-Fi
const char* ssid = "MinhaRede";
const char* password = "SenhaDaRede";

// Credenciais CallMeBot
const char* token = "1234567890";  // Seu token recebido
const char* phoneNumber = "5511999999999";  // +55 + DDD + número

// Função de envio (já implementada no sketch)
void sendWhatsAppNotification(String message) {
  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
    HTTPClient http;
    String url = "https://api.callmebot.com/whatsapp.php?phone=" + 
                 String(phoneNumber) + 
                 "&text=" + message + 
                 "&apikey=" + String(token);
    http.begin(url);
    int responseCode = http.GET();
    http.end();
  }
}

// No Arduino, após abrir o teto:
if (servoOpen) {
  digitalWrite(18, HIGH);  // Sinaliza para ESP32
  delay(100);
  digitalWrite(18, LOW);
}

// No ESP32, ao detectar sinal:
if (digitalRead(16) == HIGH) {
  sendWhatsAppNotification("🔓 Teto da estufa aberto manualmente");
}

🔐 Segurança: O token da API é sensível. Em produção, considere usar variáveis de ambiente ou armazenamento seguro no ESP32.

1. Abra Ferramentas → Monitor Serial (ou Ctrl+Shift+M)
2. Configure baud rate para 9600
3. Observe saída formatada:

   Humidity: 28
   Brightness: 65
   Irrigation pump ON (continuous)
   LEDs ON
   Servo button pressed
   Fan turned ON
   

Se o ESP32 travar ou não responder:

# Via Arduino IDE:
# 1. Segure BOOT + EN (RESET) por 2 segundos
# 2. Solte EN, mantenha BOOT por mais 1 segundo
# 3. Solte BOOT
# 4. Tente upload novamente

# Ou via comando esptool:
esptool.py --chip esp32 erase_flash

Contribuições são bem-vindas! Siga estas etapas:

1. Fork o repositório
2. Crie uma branch para sua feature:

   git checkout -b feature/melhoria-sensor-temperatura

3. Implemente suas alterações com commits descritivos:

   git commit -m "feat: adiciona leitura do sensor LM35 no LCD"

4. Teste em hardware real antes de enviar
5. Envie um Pull Request descrevendo:
   • O que foi alterado
   • Como testar a mudança
   • Impacto no consumo de energia/performance

• Mantenha compatibilidade com Arduino MEGA 2560 e ESP32 Dev Module
• Documente novos pinos ou bibliotecas no README
• Use INPUT_PULLUP para botões (evita resistores externos)
• Evite delay() longo em loops críticos; prefira millis() para timing não-bloqueante

Este projeto é licenciado sob a GNU Affero General Public License v3.0 (AGPL-3.0).

✅ Você pode:

• Usar, modificar e distribuir o código
• Criar derivados para uso pessoal ou comercial

⚠️ Você deve:

• Disponibilizar o código-fonte completo de qualquer versão modificada se o software for acessado via rede (ex: dashboard web da estufa)
• Manter os avisos de licença e autoria originais
• Licenciar derivados sob a mesma licença AGPL-3.0

❌ Você não pode:

• Fechar o código de uma versão modificada que seja acessada remotamente
• Remover avisos de licença ou autoria

📄 Leia a licença completa em: LICENSE
🌐 Mais informações: https://www.gnu.org/licenses/agpl-3.0.html

💡 Dica Final: Este projeto foi desenvolvido para fins educacionais. Para uso em produção, considere adicionar:

• Proteção contra surtos elétricos (varistores, fusíveis)
• Sensor de temperatura e umidade do ar (DHT22)
• Bateria de backup para falhas de energia
• Dashboard web local (ESP32 como servidor HTTP)

Happy gardening! 🌿