Projeto: Monitor de Cisterna com JSN-SR04T & Relé de Bomba

📦 Lista de Materiais (Bill of Materials)

ESP32 DevKit v1 (30 ou 38 pinos)

Microcontrolador com Wi-Fi/Bluetooth e GPIOs de 3.3V.

Sensor JSN-SR04T v2.0/v3.0 5V

Transdutor ultrassônico estanque IP67 com cabo de 2.5m.

Resistores 1kΩ e 2kΩ (Divisor)

Protege a entrada do ESP32 convertendo 5V em 3.3V no pino ECHO.

Sensor Boia Reed Switch Lateral/Vertical

Sensor de nível crítico para bloqueio de hardware contra queima da bomba.

Módulo Relé 5V com Optoacoplador

Acionamento do contator da motobomba monofásica/trifásica.

Fonte 5V 2A Trilho DIN / Estabilizada

Alimentação confiável e contínua sem ruídos elétricos.

📌 Modelo de Pinagem & Esquema de Ligação

Conexões ponto a ponto entre o ESP32, a placa controladora do sensor e os atuadores.

⚡ ATENÇÃO AO DIVISOR DE TENSÃO (ECHO): O módulo JSN-SR04T opera com alimentação de 5V e o pino ECHO emite sinal com amplitude de 5V. O ESP32 tolera no máximo 3.6V em seus pinos GPIO. Conecte um resistor de 1kΩ em série com a saída ECHO e um resistor de 2kΩ ligado ao GND. A derivação entre eles entrega exatamente 3.33V ao GPIO18 do ESP32.

Origem (ESP32)	Nível Lógico	Destino (Dispositivo)	Função / Observação
GPIO 5	3.3V Out	JSN-SR04T TRIG	Pulso de disparo de 10µs gerado pelo microcontrolador.
GPIO 18	3.3V In (Divisor)	JSN-SR04T ECHO	Retorno do tempo de eco acústico (medido após divisor 1k/2k).
GPIO 19	3.3V In (Pull-up)	Boia Magnética (Pólo A)	Pólo B conectado ao GND. Quando a boia baixa, fecha o circuito.
GPIO 23	3.3V Out	Módulo Relé (IN)	Comanda a bobina do relé para ligar ou desligar a motobomba.
VIN / 5V	5.0V DC	JSN VCC + Relé VCC	Alimentação principal dos módulos de potência e transdutor.
GND	0V Terra	GND Geral	Barramento de terra comum interligado.

ESQUEMA ELÉTRICO UNIFILAR DO DIVISOR DE TENSÃO

JSN-SR04T (ECHO 5V) ---->[ Resistor 1kΩ ]----+----> GPIO18 (ESP32 3.3V)
                                              |
                                     [ Resistor 2kΩ ]
                                              |
                                             GND

🔨 Passo a Passo de Montagem Física

1 Instalação do Transdutor na Cisterna

Fure a tampa da cisterna com broca serra-copo no diâmetro da rosca do JSN-SR04T. O sensor possui uma zona morta (blind zone) de cerca de 20 a 25 cm. Garanta que o sensor fique posicionado pelo menos 25 cm acima do nível máximo do espelho d'água para evitar leituras erráticas quando o reservatório estiver 100% cheio.

2 Vedação e Proteção contra Condensação

Ambientes de cisterna possuem umidade relativa próxima a 100%. Mantenha a placa de circuito do JSN-SR04T e o ESP32 em uma caixa de passagem IP65/IP66 hermética fora do poço da cisterna, passando apenas o cabo blindado do sensor pela vedação de prensa-cabos de borracha.

3 Instalação da Boia de Segurança Física

Posicione a boia magnética a aproximadamente 15% do fundo da cisterna. Se o nível de água cair abaixo desta cota, a boia abre o circuito imediatamente, acionando o bloqueio de hardware no código para impedir que a bomba trabalhe sem escorva (a seco).

4 Ligação de Potência do Relé

O relé do ESP32 deve acionar a bobina de um contator eletromecânico caso a bomba tenha mais de 1/2 CV (ou opere em 220V/10A+). Nunca ligue motores indutivos pesados diretamente no contato simples do módulo relé para evitar arco voltaico e travamento por interferência EMI.

⚡ Código de Firmware ESPHome Completo

Grave esta configuração no seu ESP32 via dashboard ESPHome ou PlatformIO.

cisterna-monitor.yaml (ESPHome)

esphome:
  name: cisterna-monitor
  friendly_name: Monitor Cisterna Lab

esp32:
  board: esp32dev
  framework:
    type: esp-idf

wifi:
  ssid: !secret wifi_ssid
  password: !secret wifi_password

sensor:
  - platform: ultrasonic
    trigger_pin: GPIO5
    echo_pin: GPIO18
    name: "Distância Espelho d Água"
    update_interval: 3s
    pulse_time: 10us
    timeout: 4.5m
    filters:
      - filter_out: nan
      - median:
          window_size: 7
          send_every: 3
    id: distancia_bruta

  - platform: template
    name: "Nível da Cisterna em Porcentagem"
    unit_of_measurement: "%"
    accuracy_decimals: 1
    icon: "mdi:water-percent"
    lambda: |-
      const float PROF_TOTAL = 2.20; // Metros
      float dist = id(distancia_bruta).state;
      if (isnan(dist)) return {};
      float lamina = (2.45 - dist);
      float pct = (lamina / PROF_TOTAL) * 100.0;
      return (pct > 100.0) ? 100.0 : (pct < 0 ? 0 : pct);

binary_sensor:
  - platform: gpio
    pin:
      number: GPIO19
      mode: INPUT_PULLUP
      inverted: true
    name: "Boia Nível Mínimo (Segurança)"
    device_class: problem
    id: boia_seguranca

switch:
  - platform: gpio
    pin: GPIO23
    name: "Relé Bomba Cisterna"
    id: rele_bomba
    on_turn_on:
      - if:
          condition:
            binary_sensor.is_on: boia_seguranca
          then:
            - switch.turn_off: rele_bomba
            - logger.log: "BLOQUEIO ATIVADO: Boia em nível crítico!"

🏠 Automações no Home Assistant

Crie uma automação para proteção automática e alertas no Telegram / push notification.

automations.yaml (Home Assistant)

alias: "Cisterna - Proteção de Nível Crítico"
trigger:
  - platform: numeric_state
    entity_id: sensor.nivel_da_cisterna_em_porcentagem
    below: 15
  - platform: state
    entity_id: binary_sensor.boia_nivel_minimo_seguranca
    to: "on"
action:
  - service: switch.turn_off
    target:
      entity_id: switch.rele_bomba_cisterna
  - service: notify.notify
    data:
      title: "⚠️ Alerta Cisterna Vazia"
      message: "A bomba foi desligada automaticamente para evitar cavitação e queima por falta de água!"

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