En un mundo donde la domótica se vuelve cada vez más accesible, ya es posible automatizar la iluminación exterior a bajo coste gracias a los microcontroladores Wi-Fi. Este proyecto presenta el diseño de un sistema inteligente capaz de controlar a distancia, desde un teléfono inteligente, cuatro proyectores LED de 30 W cada uno, ubicados en las cuatro esquinas de un jardín de aproximadamente 100 m². El conjunto se controla mediante una red Wi-Fi privada, sin depender de Internet, utilizando un módulo NodeMCU ESP8266. Cada proyector, alimentado con 220 V, es controlado de forma independiente por un relé de 10 A, proporcionando un margen de seguridad cómodo (30 W corresponden a 0,14 A). La integración de transistores 2N3904 entre el microcontrolador y los relés garantiza una activación fiable y evita conmutaciones involuntarias al encender el sistema. Esta solución combina simplicidad, rendimiento y accesibilidad, con un coste total de materiales inferior a 20 euros.
¿Qué es el NodeMCU ESP8266?
El NodeMCU ESP8266 de Lolin es una placa de desarrollo basada en el microcontrolador ESP8266, especialmente diseñada para facilitar la creación de proyectos conectados en el Internet de las Cosas (IoT). Esta placa integra un módulo Wi-Fi potente capaz de conectarse fácilmente a redes inalámbricas, lo que la convierte en una opción popular para aplicaciones domóticas, telemetría y muchos otros proyectos que requieren conexión a Internet.
Lo particular del NodeMCU es su entorno de desarrollo simplificado. Utiliza originalmente el lenguaje Lua, pero también es compatible con el IDE de Arduino, lo que lo hace accesible tanto para principiantes como para desarrolladores experimentados. Su memoria flash típica es de 4 MB y dispone de 10 pines de entrada/salida programables, lo que permite conectar varios sensores, relés u otros componentes electrónicos.
En cuanto a dimensiones, el NodeMCU de Lolin es compacto, mide aproximadamente 50 mm por 25 mm, lo que facilita su integración en proyectos embebidos o prototipos rápidos. Generalmente se alimenta con 3,3 V, con un regulador integrado que permite utilizar una alimentación de entre 5 V y 12 V sin problemas. Además, su consumo de energía es bajo, con un promedio de alrededor de 70 mA en funcionamiento Wi-Fi, ideal para aplicaciones alimentadas por batería.
Por último, la comunidad en torno al NodeMCU ESP8266 es muy activa, ofreciendo numerosas bibliotecas, tutoriales y recursos. Esta placa, que se vende por un precio generalmente inferior a 10 euros, representa por tanto una excelente relación entre coste, rendimiento y facilidad de uso para cualquiera que desee desarrollar objetos conectados o automatizar tareas a través de Wi-Fi.
Objetivo del proyecto
El objetivo principal de este proyecto es diseñar una instalación sencilla pero eficaz que permita controlar cuatro proyectores LED de 30 W cada uno, de forma independiente, mediante un teléfono inteligente conectado a una red Wi-Fi local. Por ejemplo, un usuario podrá encender solo el proyector de la entrada o el del jardín sin afectar a los demás, lo que optimiza el consumo eléctrico y aumenta la flexibilidad. El control inalámbrico a distancia vía Wi-Fi, una tecnología común en módulos como el NodeMCU ESP8266 (cf. Espressif Systems, 2020), facilita una instalación sin cableado adicional y permite una gestión práctica desde cualquier navegador web. La interfaz web intuitiva desarrollada ofrece un manejo rápido, incluso para usuarios no técnicos, lo cual es esencial en las aplicaciones domóticas modernas (fuente: IEEE IoT Journal, 2019). Por último, el sistema está diseñado para ser seguro y estable, utilizando protocolos Wi-Fi robustos que garantizan protección contra accesos no autorizados, un aspecto clave para las instalaciones conectadas actuales.
Componentes utilizados
Esquema de principio
Cada salida GPIO del ESP8266 está conectada a la base de un transistor NPN 2N3904, que actúa como un interruptor electrónico. Cuando una salida GPIO pasa a estado alto, polariza el transistor, permitiendo así el paso de corriente hacia la entrada correspondiente del módulo de relé. Este último, alimentado con 5 V, activa su contacto para controlar directamente el proyector LED conectado a la red eléctrica de 220 V. Este sistema garantiza un aislamiento entre la parte lógica (3,3 V) y la parte de potencia (220 V), asegurando seguridad y fiabilidad. Un quinto transistor, integrado en el montaje, desempeña un papel crucial al evitar la activación intempestiva de los relés al arrancar el ESP8266. Bloquea temporalmente la señal hacia los transistores de control durante el encendido, evitando así el encendido accidental de los proyectores, a menudo causado por inestabilidades en los pines GPIO durante el arranque.
Funcionamiento de la red Wi-Fi local
El ESP8266 está configurado en modo punto de acceso Wi-Fi con el identificador (SSID) «Ecl-jardin». Así crea una red local autónoma, sin necesidad de router ni conexión a Internet. Una vez conectado a esta red desde un teléfono inteligente, el usuario puede acceder a una interfaz de control intuitiva. Para ello, basta con abrir un navegador web e introducir la dirección IP local 192.168.4.1, y luego presionar «Enter». La interfaz que aparece permite controlar individualmente cada proyector LED o encender y apagar todas las lámparas con un solo clic. Esta solución garantiza una gestión práctica desde cualquier lugar de la casa cubierto por la señal Wi-Fi generada por el ESP8266, cuyo alcance puede llegar a unos 50 metros en campo libre.
Optimización del alcance de la señal Wi-Fi en el proyecto ESP8266
El alcance de este montaje que utiliza el NodeMCU ESP8266 depende en gran medida de la potencia de la señal Wi-Fi emitida, que puede ajustarse mediante la función WiFi.setOutputPower(). Por defecto, este proyecto utiliza una potencia de 18 dBm (aproximadamente 63 mW), lo que permite un alcance efectivo de 20 a 30 metros en interiores y hasta 100 metros en exteriores sin obstáculos. Para mejorar este alcance, es posible aumentar este valor hasta la potencia máxima permitida por el módulo, es decir, 20,5 dBm (aproximadamente 112 mW), modificando simplemente la línea de código a WiFi.setOutputPower(20.5). Esto permite ampliar ligeramente el alcance sin añadir hardware. Otras soluciones complementarias consisten en usar una antena direccional externa para concentrar la señal hacia una zona específica, o desplegar un repetidor Wi-Fi como el TP-Link RE305 para retransmitir la señal. Para aplicaciones más complejas o que cubren grandes áreas, también se puede considerar una red Wi-Fi mallada (Mesh) o utilizar módulos como el ESP32 con antena externa, e incluso módulos LoRa si no se necesita una interfaz web en tiempo real.
Control mediante interfaz web
Estructura HTML simplificada de la interfaz:
- Botones individuales ON / OFF para cada lámpara.
- Controles globales: Encender o apagar todas las lámparas.
- Indicador de estado: Círculos de colores (amarillo = encendido, gris = apagado).
- Modo seguridad: Activación / desactivación global del sistema.
Ejemplo de comandos enviados desde un navegador:
Tabla resumen de los GPIO utilizados
Alimentación del circuito de control
El circuito de control, compuesto principalmente por el microcontrolador NodeMCU ESP8266 y un módulo de 4 relés, tiene un consumo máximo de aproximadamente 400 mA a 5 voltios cuando funciona a plena carga (todos los relés activados). Para garantizar un funcionamiento estable y fiable, se recomienda encarecidamente utilizar una fuente de alimentación capaz de suministrar al menos 1 amperio a 5V. Este margen de seguridad permite evitar varios problemas críticos, como la caída de tensión, que podría provocar un reinicio intempestivo del microcontrolador, el sobrecalentamiento de la fuente de alimentación y fallos aleatorios del sistema, especialmente una activación errática de los relés. En electrónica embebida, una fuente de alimentación insuficiente es a menudo una causa principal de fallos difíciles de diagnosticar. Para aplicaciones reales, el uso de una fuente de alimentación regulada de 5V/1A (por ejemplo, un convertidor buck o una fuente USB de calidad) garantiza la estabilidad del sistema, incluso en condiciones variables de temperatura o carga.
Consumo eléctrico y compatibilidad
Cada proyector LED consume 30 W a una tensión de 220 V, lo que da una potencia total de 4 × 30 W = 120 W para toda la instalación. La corriente total absorbida es de aproximadamente 0,55 A (120 W / 220 V), un valor muy bajo en comparación con la capacidad máxima de los relés utilizados, que pueden conmutar hasta 10 A cada uno, es decir, una potencia de 2200 W por relé. Esto ofrece un margen de seguridad cómodo y permite considerar el uso de proyectores más potentes. En teoría, cada relé puede controlar un proyector de hasta 2200 W, pero para mantener condiciones de uso seguras y prolongar la vida útil de los componentes, se recomienda no superar los 1000 W por canal. Este sistema es, por tanto, perfectamente adecuado para la iluminación exterior doméstica, incluso con proyectores más potentes.
Carga del programa en el ESP8266: pasos detallados
Para instalar el programa, debe utilizar el IDE de Arduino u otro entorno compatible (como PlatformIO). Solo tiene que abrir el código fuente en el editor y conectar el módulo ESP8266 (NodeMCU) a su ordenador mediante un cable micro-USB. Antes de cargarlo, asegúrese de haber seleccionado la placa « NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module) » en el menú Herramientas > Tipo de placa, así como el puerto COM correspondiente en Herramientas > Puerto. Una vez realizados estos ajustes, haga clic en el botón Subir. El código se compilará y luego se transferirá al ESP8266, que iniciará automáticamente el sistema de control una vez completada la carga.
Código para cargar
Enlace de descarga: https://www.zonetronik.com/wp-content/uploads/2025/05/Programme-projet-controle-intelligent-eclairage-de-jardin.zip
Instalación segura del sistema en interiores y exteriores
Para instalar este sistema en una casa o jardín, es esencial respetar las normas de seguridad eléctrica, estanqueidad y disipación térmica. Si elige colocar el circuito de control en el exterior, la placa NodeMCU, su fuente de alimentación de 5V y el módulo de 4 relés deben colocarse dentro de una caja estanca (norma IP65 como mínimo), pero también con dimensiones suficientes para permitir una buena circulación del aire alrededor de los componentes. De hecho, estos elementos pueden generar un calor significativo, especialmente la fuente de alimentación y los relés durante un uso prolongado. Se recomienda utilizar una caja ventilada pasivamente (rejillas protegidas contra el agua) o colocarla a la sombra para evitar el sobrecalentamiento. Los cables que conectan los cuatro proyectores LED deben estar bien fijados, con fundas exteriores adecuadas (tipo ICTA o TPC), garantizando un buen aislamiento. Por seguridad, se recomienda encarecidamente instalar un disyuntor diferencial de 30 mA al inicio de la alimentación, para proteger el sistema contra sobrecargas y fugas de corriente. Por último, las conexiones eléctricas deben ser sólidas, atornilladas y protegidas en cajas de derivación estancas para garantizar la fiabilidad del sistema a largo plazo, incluso en condiciones exteriores.
Ventajas clave y fiabilidad del proyecto de control de lámparas mediante ESP8266
Este proyecto ofrece una ventaja importante al permitir controlar hasta 4 lámparas de 30W cada una, es decir, una potencia total de 120W, a través de una red Wi-Fi local sin necesidad de conexión a Internet. Esta autonomía garantiza una mayor seguridad y un consumo eléctrico controlado, con una intensidad máxima de aproximadamente 0,55 A a 220V. La interfaz web, accesible desde cualquier smartphone u ordenador conectado a la red, permite una gestión sencilla y rápida de las lámparas. Además, el sistema utiliza relés capaces de soportar hasta 10 A, lo que garantiza una gran fiabilidad y un margen de seguridad cómodo. Adaptable y económico, este proyecto constituye una solución práctica y modular para la domótica personal.