# Interruptor Inteligente Kasa KS220M
> Trabalho 2 — Fundamentos de Sistemas Embarcados — 2025/2  
> Universidade de Brasília — FCTE

## Identificação do Grupo

| Nome Completo | Matrícula |
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| **Arthur Carneiro Trindade** | 18/0098080 |
| **Miguel Moreira da Silva de Oliveira** | 20/2023968 |

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## Introdução

<!-- [Texto introdutório sobre o trabalho, o produto selecionado e o contexto do estudo.] -->

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## 1. Descrição do Produto Selecionado

O produto estudado é o **Kasa KS220M**, um interruptor inteligente residencial fabricado pela **TP-Link**, cujo objetivo é substituir o interruptor tradicional de parede e adicionar funcionalidades de **automação doméstica**. Trata-se de um equipamento voltado ao **gerenciamento inteligente da iluminação**, capaz de acionar, desligar ou ajustar a intensidade das lâmpadas automaticamente, conforme as condições do ambiente e as preferências do usuário.

Diferentemente de lâmpadas inteligentes, o **KS220M** atua diretamente sobre **lâmpadas comuns** compatíveis com dimerização (como modelos **incandescentes, halógenos e LEDs dimerizáveis**) sem exigir qualquer tipo de lâmpada “smart”. Ele substitui o interruptor convencional da instalação elétrica e controla o fluxo de energia para a carga, permitindo ajustar o brilho e ligar ou desligar a iluminação com base em sensores e lógica embarcada. Essa característica torna o dispositivo uma solução de modernização simples, integrando funções inteligentes a uma infraestrutura elétrica já existente, sem a necessidade de substituir o sistema de iluminação.

### 1.1 Funções Principais, Público-alvo e Contexto de Uso

<!-- [Descreva as principais funções do produto, para quem ele é destinado e em que contextos é utilizado.] -->

O funcionamento do **KS220M** baseia-se na integração entre sensores embarcados e um sistema de controle eletrônico que permite automatizar a iluminação conforme as condições do ambiente. Suas principais funcionalidades estão descritas a seguir:

**Principais funcionalidades:**

- **Detecção de movimento** por meio de um **sensor PIR (Passive Infrared Sensor)**, responsável por identificar a presença de pessoas e acionar automaticamente a iluminação.  
- **Medição da luminosidade ambiente** por um **sensor de luz integrado**, que evita o acionamento da luz em locais já iluminados, contribuindo para a economia de energia.  
- **Controle de intensidade luminosa** entre 1 % e 100 %, permitindo adequar a iluminação ao conforto visual.  
- **Agendamento e criação de cenas** personalizadas pelo aplicativo **Kasa Smart**.  
- **Integração com assistentes de voz**, como Amazon Alexa e Google Assistant.  
- **Conectividade Wi-Fi 2,4 GHz**.

Essas funcionalidades são apresentadas na documentação oficial da TP-Link, que descreve o dispositivo como um interruptor inteligente "com sensores de movimento e luz ambiente embutidos que trabalham em conjunto para oferecer controle totalmente *mãos-livres*". Segundo a empresa, o modelo é indicado para corredores, escadas e quartos, locais em que o acionamento automático proporciona **conforto**, **segurança** e **eficiência energética** (TP-Link, 2024).

A integração via aplicativo Kasa permite ajustar a sensibilidade do sensor de movimento, o tempo de desligamento automático (*timeout*), o nível de brilho e as regras de combinação entre presença e luminosidade. Isso torna o KS220M uma solução adequada a projetos de automação residencial que buscam praticidade e instalação simples. O público-alvo do produto é o usuário doméstico que deseja **modernizar sua residência sem alterar a fiação existente**, permitindo uma solução acessível e compatível com o ecossistema de uma casa inteligente.

### 1.2 Componentes e Sensores Utilizados

<!-- [Liste e descreva os componentes e sensores que compõem o produto. Incluia referências bibliográficas aqui.] -->

O **Kasa KS220M** combina diferentes elementos eletrônicos que possibilitam seu funcionamento autônomo e inteligente. Entre esses componentes, destacam-se os **sensores integrados**, os **circuitos de controle** e a **etapa de potência** responsável pela dimerização da carga.

O primeiro sensor é o **PIR (Passive Infrared Sensor)**, responsável por detectar movimento humano a partir das variações de radiação infravermelha emitidas pelos corpos. Diferentemente de sensores ativos, o PIR não emite sinais, ele apenas "enxerga" as mudanças de calor no ambiente. Quando uma pessoa entra no campo de visão, o sensor percebe a mudança de temperatura e aciona o sistema de iluminação. Essa tecnologia é largamente utilizada em sistemas de alarme e iluminação automática por ser de baixo custo e baixo consumo de energia (Wikipedia, 2024). 

O segundo elemento central é o **sensor de luz ambiente**, que cumpre função equivalente à de um **LDR (*Light-Dependent Resistor*)** (Ultra Librarian, 2022), componente cuja resistência elétrica diminui à medida que a intensidade da luz aumenta. Assim, o sistema é capaz de determinar se o ambiente está claro ou escuro e decidir se a lâmpada deve ser acionada. De acordo com a TP-Link (TP-Link, 2024), o KS220M usa esse sensor para "evitar que as luzes se acendam automaticamente durante o dia", restringindo o acionamento a condições de baixa luminosidade.  

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  <img src="./img/Kasa_ES20M.jpg" 
       alt="Interruptor inteligente Kasa KS220M — vista frontal" width="400px">
</p>

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  <b>Figura 1</b> – Interruptor inteligente Kasa KS220M (TP-Link, 2024).  
</p>

Além dos sensores, o KS220M possui um **microcontrolador embarcado**, que interpreta os sinais dos sensores e executa a lógica de decisão, e uma **etapa de potência** baseada em corte de fase (TP-Link, 2024), permitindo ajustar a intensidade lumínica entre 1 % e 100 %. O modelo também apresenta **botões físicos** (frontais de liga/desliga e ajuste de brilho) e **um indicador LED de status**, que comunica o estado de operação. A faixa de detecção de movimento, segundo o datasheet da TP-Link (TP-Link Datasheet, 2024), alcança aproximadamente 8 metros, suficiente para a maioria dos ambientes residenciais.  

**Resumo dos principais módulos internos:**

1. **Sensores:** PIR integrado + sensor de luz ambiente.  
2. **Controle:** microcontrolador interno que analisa os sinais dos sensores e aplica as configurações do usuário (sensibilidade, tempo de apagamento, nível de brilho).  
3. **Potência / Atuação:** circuito dimmer de parede (1–100 %) para acionar a carga de iluminação.  
4. **Interface local:** botões de comando e LED indicador.  
5. **Conectividade:** módulo Wi-Fi 2,4 GHz para controle via aplicativo e integração com assistentes de voz.

### 1.3 Tecnologias de Comunicação e Controle Embarcadas

<!-- [Descreva as tecnologias de comunicação (Wi-Fi, Bluetooth, etc.) e sistemas de controle utilizados no produto.] -->

O **Kasa KS220M** utiliza comunicação sem fio **Wi-Fi 2,4 GHz (padrão IEEE 802.11 b/g/n)**, o que dispensa o uso de *hub* ou controlador central. Essa característica simplifica a instalação doméstica, pois o dispositivo se conecta diretamente à rede residencial e pode ser configurado pelo aplicativo **Kasa Smart**. Segundo a documentação da TP-Link (TP-Link User Guide, 2024), todas as funções de configuração, agendamento, atualização de firmware e monitoramento ocorrem via rede Wi-Fi com autenticação segura (WPA/WPA2).  

O controle interno é realizado por um **microcontrolador embarcado**, que executa a lógica de decisão do sistema: a fusão das leituras de presença e luminosidade, a dimerização da carga e a temporização para desligamento automático. Essa lógica garante que a luz se acenda apenas quando há pessoa no ambiente e a luminosidade está abaixo do limiar definido. Além disso, a interface de usuário inclui botões físicos e controle por voz via Alexa ou Google Assistant, proporcionando acesso tanto local quanto remoto ao sistema.  

Embora o fabricante não divulgue o modelo exato do microcontrolador nem o módulo Wi-Fi empregados no KS220M, alguns produtos semelhantes podem nos dizer algo. Por exemplo, no **ELEGRP Smart Dimmer DPR10** foi identificado em *teardown* o **módulo Tuya CB2S**, que integra o **Beken BK7231N** (Wi-Fi 2,4 GHz e Bluetooth LE em um único chip), solução documentada nos materiais técnicos da própria Tuya; em outro caso, desmontagens de **módulos de interruptor Wi-Fi genéricos** mostram uso de **ESP8266** (Digi-Key Maker.io, 2023) como microcontrolador principal. Com base nessa pesquisa, é razoável inferir o KS220M como um sistema com **SoC Wi-Fi** e lógica de controle embarcada, arquiteturalmente análogo à **ESP32** (Elektroda, 2024).

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## 2. Análise Técnica do Funcionamento

### 2.1 Principais Módulos do Sistema

A operação do **Kasa KS220M** pode ser compreendida a partir de cinco blocos principais: sensores, atuadores, controle, interface e conectividade. Apesar de que o fabricante não divulgue detalhes completos do circuito interno, é possível inferir sua arquitetura a partir de análises de produtos equivalentes e padrões de arquiteutra em dispositivos de automação residencial semelhantes.

#### 2.1.1 Sensores
<!-- [Descrição dos módulos de sensores e como funcionam.] -->

O KS220M utiliza dois sensores embarcados que atuam em conjunto para determinar quando acionar a iluminação:

- Um **sensor PIR (Passive Infrared Sensor)**, responsável por detectar presença humana por variação de radiação infravermelha.  
- Um **sensor de luz ambiente (fotoresistor ou fotodiodo)**, que mede a intensidade luminosa e impede o acionamento quando o ambiente já está claro.

<p align="center">
  <img src="./img/HS220_inside.webp" alt="Placa principal do Kasa HS220 mostrando o sensor PIR e o módulo de controle" width="500px">
</p>

<p align="center">
  <a id="fig2"></a><b>Figura 2</b> – Placa principal do Kasa HS220, destacando o <b>sensor PIR</b> no centro (com carcaça preta) e o <b>módulo de controle e Wi-Fi Realtek</b> logo abaixo, responsável por interpretar os sinais dos sensores e acionar o circuito de potência.  
</p>

Na imagem acima, o sensor **PIR** está localizado na região central, protegido por uma cobertura plástica preta que limita o campo de visão. O **sensor de luz ambiente** encontra-se próximo a essa área (abaixo da lente), exposto para captar a luminosidade do ambiente. 

Esses sensores alimentam o módulo de controle com sinais digitais ou analógicos que representam os estados de "presença" e "luminosidade". A lógica embarcada combina ambos para realizar o acionamento condicional, ou seja, a iluminação é acionada apenas quando **há** presença detectada **e** a luminosidade ambiente está abaixo do limite configurado pelo usuário. 
O mesmo princípio é adotado em sistemas de automação doméstica, como no **ELEGRP Smart Dimmer DPR10**, que também emprega sensores PIR e LDR integrados (Elektroda, 2024).

#### 2.1.2 Atuadores
<!-- [Descrição dos módulos de atuadores e suas funções.] -->

O atuador principal do KS220M é o **módulo de potência do tipo dimmer**, responsável por regular a energia elétrica enviada à lâmpada.  
Segundo o datasheet, o produto utiliza dimerização por **corte de fase** baseada em **TRIAC**. Nessa técnica, o circuito “recorta” parte do ciclo de corrente alternada, reduzindo a potência média entregue à carga, no caso, à lâmpada, o que permite controlar a intensidade luminosa percebida sem alterar a tensão da rede.

##### Funcionamento do módulo de dimerização

A rede elétrica doméstica alterna sua polaridade 60 vezes por segundo **(60 Hz)**, o que corresponde a **120 semiciclos** de corrente por segundo. O TRIAC, um semicondutor bidirecional, atua como uma chave eletrônica que **liga e desliga rapidamente** dentro de cada semiciclo, comandado pelo **microcontrolador embarcado**. 

O processo ocorre da seguinte forma:

1. O circuito detecta o **ponto de cruzamento por zero** da senóide.  
2. O microcontrolador **aguarda um pequeno atraso** (em milissegundos) proporcional ao nível de brilho configurado.  
3. Após esse tempo, ele **dispara o gate do TRIAC**, permitindo a passagem da corrente **apenas no restante do semiciclo**.  
4. Quanto **maior o atraso**, **menor** a parte da onda que passa e, portanto, **menor o brilho**.  

Esse controle acontece dezenas de vezes por segundo, de forma tão rápida que o olho humano **não percebe as interrupções individuais**, enxergando apenas uma variação contínua de luminosidade. A **Figura 3** ilustra o princípio do corte de fase: à esquerda, a onda senoidal completa (brilho máximo); à direita, a mesma onda “recortada” em 50 % pelo módulo de dimerização, resultando em intensidade reduzida.

<p align="center">
  <img src="./img/dim.gif" 
       alt="Gráfico de dimerização por corte de fase com TRIAC" width="500px">
</p>

<p align="center">
  <b>Figura 3</b> – Comparativo entre sinal senoidal completo e sinal dimerizado por corte de fase.  
</p>

Esse módulo é controlado eletronicamente pelo microcontrolador, que ajusta o tempo de disparo do TRIAC conforme o nível de brilho configurado, determinando a quantidade de energia entregue à lâmpada e, portanto, o **nível de brilho percebido**. Essa abordagem é conhecida como *leading-edge phase-cut* e é comum em dimmers baseados em TRIAC (TP-Link, 2024).

#### 2.1.3 Controle
<!-- [Descrição do sistema de controle e processamento.] -->

O módulo de **controle** do KS220M concentra as funções de processamento, decisão e comunicação do sistema. Embora o fabricante **TP-Link** não divulgue o microcontrolador utilizado, análises de produtos semelhantes da linha, como o **Kasa HS220** ([ver Figura 2](#fig2)), cujo hardware é praticamente idêntico, revelam o uso do **chip Realtek RTL8710AF**, um **SoC Wi-Fi** com núcleo **ARM Cortex-M4**, rádio de 2,4 GHz e suporte à pilha TCP/IP integrada (FCC ID TE7HS200V3, 2017).  

O microcontrolador embarcado no KS220M é responsável por:
- **Ler os sensores** (PIR e luz ambiente);  
- **Aplicar a lógica de decisão** (condições de presença e luminosidade);  
- **Controlar o módulo de potência (TRIAC)** para acionar ou dimerizar a luz;  
- **Gerenciar comunicação via Wi-Fi** com o aplicativo Kasa e assistentes de voz;  
- **Executar rotinas de temporização** (timeout, agendamento, cenários).  

Arquiteturalmente, esse arranjo é equivalente ao que seria obtido com uma **ESP32**. Assim, o KS220M pode ser entendido como um sistema embarcado baseado em **SoC Wi-Fi de uso geral**.

#### 2.1.4 Interface
<!-- [Descrição da interface do usuário (display, botões, LEDs, etc.).] -->

A interface do usuário do KS220M é composta por elementos físicos e visuais:

- **Botões de controle táteis** para ligar/desligar a iluminação e ajustar a intensidade.  
- **Indicador LED** de status, que sinaliza o estado operacional (conectividade, movimento detectado ou nível de brilho).  
- **App móvel Kasa Smart**, que fornece interface remota para configuração de parâmetros, monitoramento em tempo real e integração com assistentes de voz.

A interação é, portanto, híbrida, senod local (botões físicos) e remota (via Wi-Fi e aplicativo), permitindo tanto operação manual quanto automática.

<p align="center">
  <img src="./img/KS220_painel.webp" 
       alt="Painel frontal do interruptor inteligente KS220M mostrando botões e LED indicador" width="400px">
</p>

<p align="center">
  <b>Figura 4</b> – Painel frontal do interruptor inteligente KS220M (TP-Link, 2024).  
</p>

#### 2.1.5 Conectividade
<!-- [Descrição dos módulos de conectividade e comunicação.] -->

O **Kasa KS220M** é instalado **diretamente na fiação elétrica**, substituindo o interruptor de parede tradicional. Dessa forma, ele atua fisicamente sobre o circuito de iluminação, controlando a passagem de corrente entre a fase e o retorno da lâmpada. A conectividade **Wi-Fi 2,4 GHz (padrão IEEE 802.11 b/g/n)** é utilizada exclusivamente para comunicação com o **aplicativo Kasa Smart**, permitindo configuração, controle remoto e integração com assistentes de voz, mas **não participa** do controle da energia.

Essa arquitetura híbrida é comum em sistemas de automação residencial *smart home*. O Wi-Fi é responsável por transmitir comandos, parâmetros e atualizações de firmware, enquanto o microcontrolador interno gerencia o ligar e desligar e o dimerizador em tempo real, independentemente da conectividade.

Essa conectividade permite:
- **Controle remoto via aplicativo Kasa**;
- **Integração com serviços em nuvem** (Alexa, Google Home);
- **Atualização de firmware OTA (*Over-The-Air*)**;
- **Sincronização de horários e cenários automáticos**.

O módulo Wi-Fi, apesar de não identificado, segue o padrão de integração comum em dispositivos IoT residenciais e nos produtos da TP-Link, combinando **rádio 2,4 GHz**, **pilha TCP/IP embutida** e **interface UART/SPI** para comunicação com o microcontrolador principal.

### 2.2 Identificação de Tecnologias Críticas

<!-- [Identifique e descreva as tecnologias críticas que viabilizam o funcionamento do produto, como:
- Protocolos sem fio utilizados
- Sistemas operacionais embarcados
- Técnicas de economia de energia
- Outras tecnologias relevantes] -->

O funcionamento do **Kasa KS220M** depende de um conjunto de tecnologias que permitem integrar seus sensores físicos, controle eletrônico e conectividade sem fio de forma segura. A seguir, são apresentadas as principais tecnologias que viabilizam esse produto.

#### a) Comunicação Sem Fio

O dispositivo utiliza **Wi-Fi 2,4 GHz (padrão IEEE 802.11 b/g/n)** como meio de comunicação principal, dispensando o uso de *hubs* intermediários. Esse protocolo permite a integração direta com a rede doméstica e garante controle remoto via aplicativo **Kasa Smart**, além de sincronização com assistentes de voz como **Alexa** e **Google Assistant**. 

O uso do Wi-Fi no lugar de protocolos de baixa potência como Zigbee ou Z-Wave favorece a facilidade de instalação e **compatibilidade universal**, embora imponha maior consumo energético, o que consegue ser mitigado pelo modo de economia no firmware (TP-Link, 2024).

#### b) Sistema Operacional Embarcado

O microcontrolador **Realtek RTL8710AF**, identificado em produtos da mesma linha (HS200/HS220), executa o **Ameba SDK**, um sistema operacional embarcado leve baseado em **FreeRTOS**, projetado para aplicações IoT. Esse ambiente fornece gerenciamento de tarefas, temporização, pilha de rede TCP/IP e suporte nativo a atualização de firmware OTA (*Over-The-Air*), diminuindo o esforço de integração (Realtek Ameba SDK Docs, 2023).

#### c) Técnica de Controle de Potência

O KS220M emprega o método de dimerização por **corte de fase**.  
Essa técnica consiste em acionar o **TRIAC** apenas em uma fração do ciclo da corrente alternada, ajustando o ponto de disparo conforme o brilho desejado.

Como a rede elétrica opera a 60 Hz, o TRIAC é ativado e desativado 120 vezes por segundo, duas metades por ciclo. Ao retardar o disparo em cada semiciclo, o sistema reduz o tempo em que a lâmpada recebe energia , resultando na mudança da luminosidade percebida.  

#### d) Técnicas de Economia de Energia

Apesar de estar ligado permanentemente à rede elétrica, o KS220M utiliza estratégias de **baixo consumo** em seus módulos eletrônicos. O SoC Realtek, empregado nos modelos HS200/HS220 possui modos *sleep* automáticos para o rádio Wi-Fi e o processador ARM, desativando partes do circuito quando o dispositivo está ocioso. Além disso, os sensores PIR e de luz possuem consumo mínimo (na ordem de microampères), permitindo operação contínua sem impacto relevante no consumo total.

#### e) Segurança e Atualização Remota

A comunicação entre o aplicativo e o dispositivo ocorre via criptografia **WPA2** no nível da rede e por túneis HTTPS/TLS nos serviços de nuvem da TP-Link. O firmware pode ser atualizado de forma remota por meio de **OTA (Over-The-Air)**, garantindo correções de segurança e compatibilidade contínua sem intervenção física.

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## 3. Proposta de Reprodução com ESP32

### 3.1 Descrição Conceitual da Implementação

A proposta consiste em **reproduzir o funcionamento básico** do Kasa KS220M utilizando apenas **baixa tensão**, sensores disponíveis no laboratório e uma **ESP32**.  
O objetivo **não é trabalhar com alta tensão (127/220 V)**, mas sim demonstrar os princípios de:

- **Detecção de movimento** (PIR);  
- **Medição de luminosidade** (LDR);  
- **Acionamento automático da luz** quando há presença e o ambiente está escuro;  
- **Dimerização simulada** usando LED em baixa tensão via **PWM**;  
- **Modo manual** com botão;  
- (Opcional) configuração via **Wi-Fi** em página local.

Essa reprodução permite entender como o KS220M toma decisões e como seus sensores trabalham juntos para controlar a iluminação.

#### Componentes usados na reprodução:
- ESP32 DevKit;
- Sensor PIR (movimento);
- LDR (sensor de luz) + resistor (divisor);
- LED de alta potência ou fita LED 5–12 V;
- Driver MOSFET ou módulo para controle por PWM;
- Relé (para demonstração simples de ligar/desligar);
- Botão e/ou potenciômetro/encoder;
<!-- - Display OLED I²C para mostrar o estado. -->

#### Lógica de funcionamento:

**Modo Automático**
- Se o **PIR detectar movimento** *e* a leitura da **LDR indicar baixa luz**, a saída é **ligada**.  
- Quando o movimento some, inicia-se um **timer**; se ele expirar, a luz **desliga**.

**Modo Manual**
- Um botão liga/desliga independente do sensor.
- O brilho é ajustado pelo potenciômetro (PWM no LED).

<!-- **Wi-Fi**
- Uma página simples hospedada na própria ESP32 permite alterar:
  - limiar de luminosidade,
  - tempo de desligamento,
  - modos de operação. -->
  
### 3.3 Limitações e Desafios Esperados

- **Não podemos dimerizar lâmpadas de 127/220 V**, então usaremos simulação em baixa tensão.  
- O comportamento do **TRIAC** do aparelho real será apenas explicado conceitualmente.  
- O PIR e o LDR podem precisar de **filtros** para evitar falsos disparos.  
- A ESP32 deve gerenciar sensores e PWM ao mesmo tempo — nada complexo, mas exige cuidado.  
- O sistema real possui **certificação elétrica**, isolamento e proteção que não serão reproduzidos.  

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## 4. Pesquisa Bibliográfica e Tecnológica

## 4.1 Tecnologias que viabilizam o produto

### 1) Dimming-Feedback Control Method for TRIAC Dimmable LED Drivers

**Autores:** Sang-Cheol Moon; Gwan-Bon Koo; Gun-Woo Moon

**Link:** [https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2349871](https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2349871)

**Resumo:** Este artigo explora um **método de controle por realimentação** para *drivers* de LED compatíveis com **dimmers TRIAC** (corte de fase), visando **dimerização estável** e **baixa cintilação**. Os autores modelam um *flyback* em pequenas-sinais e propõem manter o **ganho de malha em CC** sem precisar detectar explicitamente o ângulo de fase. Em protótipos, a abordagem melhora a **compatibilidade com TRIAC**, reduz **flicker** e estabiliza o fluxo luminoso em toda a faixa (1–100%), oferecendo diretrizes práticas para a **etapa de potência** de dimmers de parede.

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### 2) A Low Flicker TRIAC Dimmable Direct AC LED Driver for Always-on LED Arrays

**Autores:** Seong Jin Yun; Yong Ki Yun; Yong Sin Kim

**Link:** [https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3034334](https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3034334)

**Resumo:** Nesta pesquisa, os autores desenvolvem um **driver AC-direto** para LEDs que mantém **compatibilidade com TRIAC** e **baixíssimo flicker**. O método correlaciona **índice de corte de fase** e **luminância**, usando **múltiplas matrizes de LED** sempre ativas para suavizar a emissão. Os resultados experimentais (≈15 W/120 V) mostram **percent flicker ≈18,6% @120 Hz**, **PF ≈0,97** e **eficiência ≈84,7%**, indicando dimerização de qualidade em níveis profundos — diretamente aplicável ao **módulo de potência** de *smart dimmers*.

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### 3) Occupancy Detection and Localization by Monitoring Nonlinear Energy Flow of a Shuttered Passive Infrared Sensor

**Autores:** Libo Wu; Ya Wang; Haili Liu

**Link:** [https://doi.org/10.1109/JSEN.2018.2869555](https://doi.org/10.1109/JSEN.2018.2869555)

**Resumo:** Este estudo investiga como um **PIR com obturador (shuttered PIR)**, combinado com análise do **fluxo de energia não linear** do sinal, pode **melhorar a detecção de presença** e até permitir **localização/direção**. A proposta explora padrões temporais/espaciais mais ricos que o binário “detectou/não detectou”. As conclusões mostram **maior sensibilidade** e **robustez**, oferecendo parâmetros úteis (campo de visão, sensibilidade, tempos) para sistemas que combinam **PIR + fotossensor** em automação de iluminação.

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### 4) Secure Firmware Updates for Constrained IoT Devices Using Open Standards: A Reality Check

**Autores:** Koen Zandberg; Kaspar Schleiser; Francisco Acosta Padilla; Hannes Tschofenig; Emmanuel Baccelli

**Link:** [https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2919760](https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2919760)

**Resumo:** Este artigo explora **atualizações seguras de firmware (OTA/FOTA)** em dispositivos IoT **restritos**, avaliando **padrões abertos** como o **IETF SUIT**. Os autores mapeiam **ameaças** (imagem falsa, *rollback*, repetição) e testam implementações em cenários reais. Concluem que **assinatura/autenticação**, **verificação de integridade** e uma **cadeia de confiança** bem definida são essenciais, apontando **trade-offs** de desempenho/armazenamento típicos de MCUs pequenos — pontos críticos para dimmers Wi-Fi comerciais.

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## 4.2 Aplicação/uso do produto (presença, luz ambiente e economia de energia)

### 5) The Energy Saving Potential of Occupancy-Based Lighting Control Strategies in Open-Plan Offices: The Influence of Occupancy Patterns

**Autores:** Christel De Bakker; Tom Van de Voort; Alexander Rosemann

**Link:** [https://www.mdpi.com/1996-1073/11/1/2](https://www.mdpi.com/1996-1073/11/1/2)

**Resumo:** Este artigo investiga o **potencial de economia de energia** de estratégias de iluminação **baseadas em ocupação** em escritórios de planta aberta, variando a **granularidade de controle** (sala, zonas, mesa). Usando **modelagem estocástica**, os autores mostram que **zonas menores + dimerização** tendem a **aumentar a economia**, mas exigem **calibração e custo** proporcionais. Conclusão: combinar **PIR** e **controle de brilho** é eficaz, desde que ajustado ao **padrão real de uso** do ambiente.

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### 6) Testing the Use of Daylight-Linked Control Systems to Address Integrative Lighting and Energy Savings in Office Buildings

**Autores:** Laura Bellia; Francesca Diglio; Francesca Fragliasso

**Link:** [https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2024.114880](https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2024.114880)

**Resumo:** Este estudo busca avaliar sistemas **vinculados à luz natural** (*daylight-linked*) para **manter iluminância alvo** e reduzir consumo em edifícios. Com **medições/simulações** controladas, investiga **calibração do sensor**, **curvas de dimerização** e **resposta dinâmica**. As conclusões indicam que uma **calibração correta** preserva **conforto visual** e rende **economias significativas**; posicionamento do sensor e **limiares** são decisivos para desempenho consistente.

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### 7) Energy Saving Generated Through Automatic Lighting Control Systems According to the Estimation Method of the Standard EN 15193-1

**Autores:** Valerio R. M. Lo Verso; Anna Pellegrino; e colab.

**Link:** [https://solarlits.com/jd/6-131](https://solarlits.com/jd/6-131)

**Resumo:** Nesta pesquisa, os autores aplicam o método da **EN 15193-1:2017** para estimar **economias de energia** de quatro tipologias de **controle por luz natural**, combinadas ou não com **auto-off por ocupação**, contra o **controle manual**. Os resultados mostram quando **metas de 20–30%** são atingíveis, destacando o papel de **fotodimerização** e **ocupação**. Conclusão: o uso conjunto de **sensor de luz** e **PIR** tende a oferecer ganhos consistentes quando **parâmetros e posicionamento** são bem definidos.

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### 8) Study on Lighting Energy Savings by Applying a Daylight-Linked Dimming Control System

**Autores:** J.-H. Lee; S.-J. Park; H.-S. Hwang; e colab.

**Link:** [https://www.mdpi.com/1996-1073/17/14/3425](https://www.mdpi.com/1996-1073/17/14/3425)

**Resumo:** Este artigo avalia, por **monitoramento comparativo**, as **economias de energia** ao aplicar **dimerização vinculada à luz do dia** em luminárias LED. Considerando **sazonalidade**, os autores observam **economias muito altas** em períodos com mais luz natural (ex.: ~**85,7%** em estação de transição), e menores no inverno. A conclusão reforça que **fotossensoriamento + dimerização** podem reduzir significativamente o consumo quando os **limiares** e a **resposta** do sistema são bem ajustados ao ambiente.

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## 5. Comparativo com Produtos Similares

### 5.1 Lista de Produtos Relacionados

Os dispositivos abaixo pertencem à mesma categoria funcional do **Kasa KS220M**, ou seja, interruptores inteligentes com conectividade Wi-Fi e controle automatizado de iluminação. A seleção inclui produtos de diferentes fabricantes e gerações, permitindo observar a evolução das tecnologias.

1. **Kasa Smart HS200** – TP-Link (2018)  
2. **ELEGRP Smart Dimmer DPR10** – ELEGRP (2023)  
3. **Leviton Decora Smart Wi-Fi Dimmer D26HD** – Leviton (2022)  
4. **Lutron Caséta Smart Dimmer PD-6WCL** – Lutron Electronics (2020)  
5. **Treatlife Smart Dimmer DS03** – Treatlife (2022)  
6. **TP-Link Kasa KS220M** – TP-Link (2024) *(Produto em estudo)*

### 5.2 Tabela Comparativa

| Característica                              | Kasa HS200 (TP-Link) | ELEGRP DPR10 | Leviton D26HD | Lutron PD-6WCL | Treatlife DS03 | **Kasa KS220M** *(estudo)* |
|---------------------------------------------|----------------------|---------------|----------------|----------------|----------------|-----------------------------|
| **Ano de Lançamento**                       | 2018                | 2023          | 2022           | 2020           | 2022           | **2024**                   |
| **Conectividade**                           | Wi-Fi 2.4 GHz        | Wi-Fi 2.4 GHz | Wi-Fi 2.4 GHz  | Proprietária (Clear Connect) | Wi-Fi 2.4 GHz | **Wi-Fi 2.4 GHz**          |
| **Controle de Brilho (Dimerização)**        | Não (liga/desliga)   | Sim (1–100%)  | Sim (1–100%)   | Sim (1–100%)   | Sim (1–100%)   | **Sim (1–100%)**           |
| **Sensor de Movimento (PIR)**               | Não                  | Sim           | Não            | Não            | Não            | **Sim**                    |
| **Sensor de Luz Ambiente (LDR/Fotodiodo)**  | Não                  | Sim           | Não            | Não            | Não            | **Sim**                    |
| **Assistentes de Voz**                      | Alexa / Google       | Alexa / Google | Alexa / Google | Alexa / Google | Alexa / Google | **Alexa / Google**         |
| **App de Controle**                         | Kasa Smart           | ELEGRP Home    | My Leviton     | Lutron App      | Treatlife App  | **Kasa Smart**             |
| **Necessita Hub Externo**                   | Não                  | Não            | Não             | Sim             | Não             | **Não**                    |
| **Atualização OTA (Firmware)**              | Sim                  | Sim            | Sim             | Sim             | Sim             | **Sim**                    |
| **Protocolo de Dimerização**                | –                    | TRIAC          | TRIAC           | TRIAC           | TRIAC           | **TRIAC (Corte de Fase)**  |
| **Preço Médio (USD)**                       |  25                  |  30            |  45             |  50             |  28             | **~35**                    |

### 5.3 Discussão Comparativa

Os dados acima mostram que o **TP-Link Kasa KS220M** ocupa uma posição intermediária entre as soluções simples, como o HS200, e os modelos mais caros, como o Leviton e o Lutron. 
Diferencia-se principalmente por **integrar dois sensores**  (PIR e luz ambiente) que permitem acionamento **automático e contextual**, característica pouco comum entre interruptores Wi-Fi. 
Além disso, o KS220M mantém a vantagem da **conectividade direta por Wi-Fi**, eliminando a necessidade de hubs e reduzindo a complexidade de instalação.

O **ELEGRP DPR10**, apesar de ser um produto de custo semelhante, utiliza módulo **Beken BK7231N** (Wi-Fi + MCU) e adota lógica funcional quase idêntica.  
Já o **Lutron Caséta PD-6WCL** usa protocolo proprietário focado na robustez em ambientes com grande interferência, mas requer hub dedicado.  

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## Referências Bibliográficas

**TP-Link.** (2024). *Kasa Smart Wi-Fi Dimmer Switch – Motion and Ambient Light Sensor (KS220M).*  
Disponível em: <https://www.tp-link.com/us/home-networking/smart-switch/ks220m/>.  

**TP-Link Datasheet.** (2024). *Built-in motion and ambient light sensors work together for true hands-free control.*  
Disponível em: <https://static.tp-link.com/upload/product-overview/2021/202108/20210806/KS220M%28US%291.0%20%26%201.8_Datasheet.pdf>.  

**TP-Link User Guide.** (2024). *Download for KS220M | TP-Link Support.*  
Disponível em: <https://www.tp-link.com/ca/support/download/ks220m/>.  

**TP-Link.** (2024). *Product Documentation – Kasa KS220M Electrical Specifications (Leading Edge Dimming / TRIAC Phase Cut).*  
Disponível em: <https://www.tp-link.com/us/document/80387/>.  

**TP-Link (FCC).** (2017). *Internal Photos – Kasa Smart Wi-Fi Dimmer Switch (Model HS200V3, FCC ID: TE7HS200V3).*  
Disponível em: <https://fccid.io/TE7HS200V3/Internal-Photos/internal-Photos-3588960.pdf>.  

**Wikipedia.** (2024). *Passive Infrared Sensor (PIR).*  
Disponível em: <https://en.wikipedia.org/wiki/Passive_infrared_sensor>.  

**Ultra Librarian.** (2022). *Photoresistor Datasheet – Specifications for Light Dependent Resistors (LDR).*  
Disponível em: <https://www.ultralibrarian.com/2022/01/04/photoresistor-datasheet-specifications-for-light-dependent-resistors-ldr-ulc/>.  

**Realtek Semiconductor.** (2023). *RTL8710AF Datasheet.*  
Disponível em: <https://datasheet4u.com/pdf-down/R/T/L/RTL8710AF-Realtek.pdf>.  

**Realtek Ameba SDK.** (2023). *Ameba IoT FreeRTOS SDK Documentation.*  
Disponível em: <https://www.amebaiot.com/en/ameba-sdk/>.  

**Elektroda.** (2024). *Teardown of ELEGRP Smart Dimmer DPR10 – Module CB2S (Beken BK7231N).*  
Disponível em: <https://www.elektroda.com/rtvforum/topic3974847.html>.  

**Digi-Key Maker.io.** (2023). *Teardown: Smart Home Wi-Fi Switch Module (ESP8266-based).*  
Disponível em: <https://www.digikey.com.br/pt/maker/projects/teardown-smart-home-wifi-switch-module/28e81823b0024fd2bf1f630d5e351835>.  

**EDN Network.** (2023). *Teardown: Voice-Activated Wi-Fi Connected Dimmer Switch (Leviton).*  
Disponível em: <https://www.edn.com/teardown-voice-activated-wi-fi-connected-dimmer-switch/>.  

**Reddit – r/TPLinkKasa.** (2025). *Kasa HS220 Innards – Realtek Discussion and Board Photos.*  
Disponível em: <https://www.reddit.com/r/TPLinkKasa/comments/uwpsan/kasa_hs220_innards_realtek/>.  

**Reddit – r/TPLinkKasa.** (2024). *KS200M and KS220M: Discussion on Kasa Switch with Motion Sensor.*  
Disponível em: <https://www.reddit.com/r/TPLinkKasa/comments/r4ht6i/ks200m_and_ks220m_kasa_switch_with_motion_sensor/>.  

**YouTube** (2023). *How does a triac dimmer work?*  
Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=3aAaKDJ20UY>.  
