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Encendido y apagado de luminarias. (DOMOTICA)

September 16, 2011

Universidad Tecnológica de El Salvador

 

 Tema

“Encendido y apagado de luminarias por medio de un celular”

Materia

DOMOTICA

 

Ciclo

02-2011

Docente

Ing. Omar Otoniel Flores

Alumna

Carmen Elena González Bonilla                      28-5440-2009

Jesús Armando Barahona                            28-4459-2009

Blog del trabajo

http://relojdigitalavr.wordpress.com/

San Salvador, Lunes 19 de septiembre de 2011

San Salvador, Lunes 10 de octubre de 2011

Introducción

El presente trabajo tiene como objetivo principal dar a conocer el diseño de un sistema capaz de lograr dar apoyo a la seguridad y de esta forma cubrir la necesidad a la falta de presencia en un hogar o propiedad. A su vez se explica paso a paso como puede lograrse cubrir las necesidades de confort y seguridad del encendido y apagado de una luminaria dentro de un hogar. Esto para simular presencia dentro de la casa y para el ahorro de energía ya que con este sistema que tratamos  de implementar queremos mejorar la calidad de vida del usuario.

Damos puntos clave del proyecto así como también los precios de algunos componentes dentro  del mercado, las dificultades de adquirir algunos componentes dentro del mercado local.

En primer lugar podrá conocer cuál es la situación actual y cuál es la problemática buscando a su vez una solución que brinde así una solución  a raíz de problema planteado, continuando luego con los objetivos que son la base importante del proyecto dado que son las metas establecidas a alcanzar, luego podrá ver detalladamente de que trata el trabajo con el diseño general pues aquí podrá conocer en detalle las funciones que posee por último se presenta los alcances y limitaciones que es lo que podrá y no podrá hacer seguido de la factibilidad económica, factibilidad técnica que por medio de un cuadro de comparación permita ver gráficamente las diferencias de los componentes a utilizar permitiéndole al usuario hacer una elección de compras además de conocer el lugar donde adquirirlos.

Situación problemática

El Salvador es uno de los países con un alto grado de inseguridad en donde se puede encontrar situaciones de robo de bienes materiales e inclusive la vida de una persona entre las posibles razones esta la falta de presencia en el lugar donde ocurren los hechos, otra pueden ser motivos personales y por ultimo por el simple hecho de poseer bienes materiales de grandes costos que son tentativos para las personas que desean hacer el mal entre los más afectados a este tipo de hechos podemos encontrar empresas, negocios propios y personas en general. Por ello se busca la forma de brindar una solución al problema, pero siempre teniendo los pies en la realidad, pues si bien es cierto que se puede ayudar a buscar una opción no significa que este sea la solución a todo, servirá para minimizar una parte del problema por el cual es constantemente acechado. Esta es sin duda la razón por las que muchas personas contratan las empresas de seguridad y así poder mantener la casa, empresa, negocio, etc… más seguro evitando de esta manera perdidas que van desde el físico de una persona hasta las perdidas materiales que cada persona ha logrado adquirir, ya que toman en cuenta que de no tomar una decisión que les brinde seguridad están expuestos a las consecuencias por no tomar medidas de prevención.

Sin embargo muchas empresas que se encargan en el área de seguridad poseen un método no muy convincente o bien carecen de cubrir necesidades mucho más exigentes que brinden más seguridad al usuario sin que este se vea afectado a su vez por un alto costo económico y busque también facilitar el uso para que inclusive el usuario sea capaz de dominar. A raíz de esto se genera una pregunta ¿existirá algún mecanismo o medio que permita brindar no solo seguridad sino también un manejo más fácil a bajo costo y que permita estar al alcance del usuario?

Justificación del proyecto

Basado en la situación anterior se busca dar una solución a la problemática dado que está en nuestras manos crear un dispositivo que brinde el servicio que ayude al usuario a estar más seguro.

El proyecto que se presentara está destinado para el beneficio del confort y ahorro de energía del usuario los cuales buscan tener mayor comodidad a lo largo del tiempo. Dicho confort esta visualmente centrado en el encendido y apagado de una o varias luminarias por medio de un celular atreves de mensajes de textos desde cualquier parte. Los beneficios del proyecto están ubicados en la sustitución switch o interruptor y transformarlo en un simple sms desde el celular móvil el cual estaría controlado por un programa previamente instalado listo para funcionar brindando así una facilidad al usuario en el manejo del dispositivo.

Dicho proyecto también trae beneficios al ahorro de energía debido q con este proyecto podríamos controlar cada luminaria y sabríamos cuando una luminaria está encendida y no está siendo útil al usuario.

Objetivo General

Diseñar y construir un dispositivo domotico que sea capaz de brindar seguridad e implementando con ello los siguientes puntos: confort, fácil manejo y ahorro energético. Es decir será capaz no solo de brindar la necesidad solicitada de seguridad, sino que podrá adquirir más servicios con un solo dispositivo estando a su vez al alcance del usuario.

Objetivos específicos

  • Diseñar un circuito electrónico de control basado en la plataforma Arduino, que sea capaz de controlar la conmutación de dispositivos externos de iluminación a partir de comando recibidos por un dispositivo movil.
  • Diseñar un firmaware de aplicación escrito en lenguaje específico para el Arduino, para el correcto funcionamiento del SD.
  • Brindar una solución por medio de un hardware capaz de cubrir: facilidad de uso, ahorro energético, seguridad y confort todo esto a un bajo costo teniendo en cuenta la competencia dedicadas a la seguridad haciéndolo así mas eficiente para el usuario.

Descripción general

El presente trabajo tendrá la capacidad de brindar recursos altamente solicitados por los usuarios entre ellos está la seguridad como prioridad, pero también se añaden mas funciones como lo son: el manejo más sencillo al alcance del usuario pues este ya no tendrá que depender de la compañía para que le avise si existe una irregularidad pues desde su teléfono y con un solo envío de mensaje puede realizar una acción  de encender y apagar las luces por ejemplo, cuando él lo desee esto sirve para simular presencia en un hogar en donde una familia o una persona a salido por motivos de viaje u otras circunstancias.

Nos referimos aquí a aquellas aplicaciones y servicios que permiten mejorar la calidad de vida de los usuarios al aportar soluciones que facilitan la realización de tareas domésticas rutinarias, que suponen una comodidad añadida y que simultáneamente optimizan el consumo energético. Es decir será capaz de acceder de forma remota a la vivienda a través de dispositivos móviles, para monitorear  su estado o realizar cambios en el  mismo pues dado que el este proyecto está enfocado en el principio del relé para poder encender y apagar casi cualquier cosa, pues a pesar que dicho proyecto está enfocado únicamente en como encender y apagar luces no significa que sea su uso exclusivo solo para ello pues podrá tener la capacidad para poder ampliarse aprovechando ese principio y contar con la capacidad de manejar persianas, ventiladores, etc.. Según la necesidad y prioridad que el usuario necesite.


Este esquema, demuestra la forma en la que el usuario interactuara con el proyecto a su vez también vemos como podemos ampliar el proyecto a futuras y poder realizar más funciones con la única condición de modificar el lenguaje de programación y así este pueda realizar la acción que se pide que realice.

Dispositivo móvil: este será el medio que permita enviar la información que recibirá el controlador en donde se alojara un programa especializado para decodificar el mensaje que se envía.

Sms: el servicio de mensajes cortos o SMS (Short Message Service) es un servicio disponible en los teléfonos móviles que permite el envío de mensajes cortos (también conocidos como mensajes de texto, o más coloquialmente, textos) entre teléfonos móviles, teléfonos fijos y otros dispositivos de mano. Por medio de este lenguaje podremos enviar una orden al controlador para apagar o encender las luminarias.

Proyecto: se ocupara este término para definir en donde se aloja la central o más bien el programa principal por el cual se podrá poner en marcha la información que se recibe por medio de los mensajes de textos enviados desde los dispositivos móviles. Para ello se hará el uso de un Arduino (es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares) para poder programar en su respectivo lenguaje e instruir al programas las funciones que debe de realizar y de esta forma poder decodificar el mensaje enviado desde el dispositivo móvil.

Este proyecto tiene la capacidad de cubrir 3 grandes ámbitos de la domotica el primero de ellos se ubica en el “Confort” en la sub-área de “Iluminación”. Se encuentra en este ámbito debido a que ayuda aumentar la calidad de vida de los habitantes o usuarios en donde se solicita. El segundo ámbito seria en “Ahorro energético” pues este dispositivo será capaz de encender y apagar algunos aparatos a pesar de que la persona no esté en la casa y con ello le facilita la tarea de apagar y de esta manera ahorrar el consumo innecesario. Por último y más importante sin duda es “Protección patrimonial” en la sub-área de “simulación de presencia” debido a que esta función está orientada a simular presencia de personas dentro de un recinto con el objetivo de alertar a posibles intrusos.

La estructura de este sistema domotico se manejara a través de “medios de transmisión” pues se pretende utilizar un medio físico que permita recolectar información desde y hacia el controlador así como sus demás elementos. La arquitectura que manejaría seria “Arquitectura distribuida” pues es uno de los principales objetivos es poder extender en un futuro el proyecto y para ello es indispensable que sea esta arquitectura ya que los actuadores y sensores están utilizando un “único bus de datos”.

Alcances

El presente trabajo tiene como objetivo cumplir determinados puntos que a su vez se convierte en promesas debido a que este es el compromiso principal así como también la base que nos sirve de guía para poder saber la capacidad del dispositivo puede brindar  a continuación se describen algunos de ellos:

Promesas

Producto

Construcción de un prototipo capaz de ser controlado por medio de mensajes de texto desde un móvil. El prototipo que estará manejado por un Arduino facilitara la tarea de programación a través de un Atmega 328  en donde se alojara toda la información capaz de decodificar los mensajes recibidos desde un móvil.
Diseñar un código en lenguaje C Lenguaje que nos permitirá compilar todas las instrucciones que nos brindara el producto final del proyecto
Diseñar un código especial en Java APIs for Bluetooth Wireless Technology (JSR 82) Esta aplicacion nos permitira construir y compilar el programa que será capaz de usar el puerto bluetooth y hace una comunicación serial una consola bluetooth básicamente
Capacidad de manejo a largo alcance Es decir que desde un teléfono móvil podrá acceder para poder apagar y encender un dispositivo sin importar el lugar donde se encuentre.

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Limitaciones

Como era de esperarse no todo es fácil y sencillo pues el proyecto cuenta con limitaciones que a continuación se detallan.

  • No puede ser programado en cualquier dispositivo móvil
  • El código de java no es compatible con todo los celulares solo un cierto grupo puede ser programado.
  • Se necesita conocimientos previos a la programación de los lenguajes ocupados tanto para el dispositivo móvil como para el microcontrolador.

Definición de elementos

Controlador, es donde se gestionan los procesos del sistema que controla las acciones a partir de rutinas programadas. El componente a utilizar acá será el arduino pues nos permite programar de forma más fácil creando toda una compilación que se alojara en un ATMEGA 328 y de esta forma realizar ciertas rutinas según el programa que se haya compilado en el.

El sensor que se ocupara es el de presencia este adquirirá información acerca del entorno que lo rodea y será capaz de verificar si existe o no una presencia para luego mandar la información al controlador.

Los actuadores están representados por las luminarias las cuales recibirán la orden del controlador y con ello realizar la acción que les corresponde, en este caso seria el encendido/apagado de luminarias. Se utilizara un relé como un actuador, ya que este es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia, funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independiente.

Factibilidad económica

En este apartado se muestra una comparación de precios de las opciones de productos a utilizar en el proyecto esto nos brindara una información más detallada de los precios, de esta manera observar la factibilidad económica que conlleva dicho proyecto. Es necesario aclarar que los componentes a mencionar han sido cotizados fuera del país y aun no poseen gasto de envío por lo que se dejara la dirección para poder verificar el costo por envío.

Wireless Bluetooth RS232 TTL Transceiver Module

Precio

Lugar de cotización

$ 6.60

www.dealextreme.com

$ 6.49

http://www.ebay.com

Este modulo nos permitirá la conexión del dispositivo móvil hacia al controlador además se aclara que solo este componente posee envío gratis a El Salvador dado que se busca mantener bajos costos pero que brinden un servicio optimo y como este depende de su única característica  de recepción de señal bluetooth es más que suficiente para el proyecto a pesar de existir una gran gama de módulos.

Arduino Duemilanove 2009 AVR ATmega328

Precio

Lugar de cotización

$ 13.99

www.ebay.com

$ 18.99

http://www.mercadolibre.com

*los precios no incluyen envío

El arduino posee integrado un ATMEGA 328 y gracias al programa que posee este componente en lenguaje C solo se conecta en la PC se programan las líneas lograran el funcionamiento del programa que tiene como fin reconocer los mensajes de textos y poderlos convertir en una señal la cual diga si se enciende o se apaga un dispositivo.

Capítulo II

2.1 Marco teórico de referencia

A continuación se describe el área en la que está ubicado el proyecto “Encendido y apagado de luminarias por medio de un celular, que cuenta con un manejo de manera fácil para poder instalar o inclusive expandir si una casa ya posee una aparato automatizado.” Se detallara y se brindara una descripción de cada una de las fases que este tiene que realizar para su funcionamiento además de ver  las partes que permiten el desempeño de dicho proyecto.

El proyecto que esta enfocado desde un área para confort y ahorro energético

2.1.1 ¿Qué es la DOMOTICA?

El término Domótica proviene de la unión de las palabras domus (que significa casa en latín) y tica (de automática, palabra en griego, ‘que funciona por sí sola’). Se entiende por domótica al conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. Se podría definir como la integración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto cerrado.

Para que un sistema domótico funcione correctamente necesita de 5 elementos que no pueden faltar, además de poseer una estructura adecuada y a través de ellos brindar el funcionamiento deseado, según la necesidad que se tenga que cubrir o que se desee programar para cumplir uno o varios objetivos. Se les conoce como “Estructura de un SD” lo cuales permiten un funcionamiento como se mencionaba a partir de la unión de cada uno de ellos, los cuales se detallaran mas adelante para comprender mejor de que se trata.

2.1.2 Características principales de un SD (Sistema Domotico)

Los SD están divididos en 4 áreas de gran importancia que comúnmente son conocidos como “ámbitos de aplicación” y cada uno de ellos posee otra sub-áreas que son igual de importante, debido a que cuando uno esta a punto de trabajar en un SD debe de clasificar el ámbito al que pertenece, si bien es cierto que no necesariamente puede permanecer en un solo ámbito de igual manera es importante dar a conocer ¿Por qué dicho proyecto está enfocado en ese ámbito? Y de así de manera más fácil para el futuro desarrollador poder distinguir las características de un proyecto y poder brindar soluciones a los problemas que se dan a la hora de crear un SD. Por ejemplo si un cliente mencionara ¿Existirá un sistema capaz de brindar seguridad y que a la vez esté al alcance de mi mano? Conociendo el problema se brinda una solución inmediata partiendo de una combinación y conocimiento de los ámbitos para los cuales la domotica brinda una aplicación. Los cuatro ámbitos mas importantes de un SD son:

Ahorro energético: Se busca desarrollar dispositivos que ayuden al consumo energético. En muchos casos no es necesario sustituir los aparatos o sistemas del hogar por otros que consuman menos sino una gestión eficiente de los mismos.

Climatización:

  • Programación
  • zonificación.

Gestión eléctrica:

  • Racionalización de cargas eléctricas: desconexión de equipos de uso no prioritario en función del consumo eléctrico en un momento dado.
  • Gestión de tarifas, derivando el funcionamiento de algunos aparatos a horas de tarifa reducida.
  • Uso de energías renovables.

Nivel Confort: son sistemas que ayudan aumentar la calidad de vida de los habitantes o usuarios de la instalación o reciento domotico. Dichas actuaciones pueden ser de carácter tanto pasivo, como activo o mixtas.

Iluminación:

  • Apagado general de todas las luces de la vivienda
  • Automatización del apagado/ encendido en cada punto de luz.
  • Regulación de la iluminación según el nivel de luminosidad ambiente

Automatización: de todos los distintos sistemas/ instalaciones / equipos dotándolos de control eficiente y de fácil manejo

Integración: del portero al teléfono, o del video portero al televisor

  • Control vía Internet
  • Gestión Multimedia y del ocio electrónicos
  • Generación de macros y programas de forma sencilla para el usuario

Protección patrimonial o Seguridad: Consiste en una red de seguridad encargada de proteger tanto los Bienes Patrimoniales y la seguridad personal.

Alarmas de intrusión: Se utilizan para detectar o prevenir la presencia de personas extrañas en una vivienda o edificio.

  • Detección de un posible intruso (Detectores volumétricos o perimetrales)
  • Cierre de persianas puntual y seguro
  • Simulación de presencia

Alarmas de detección: de incendios, fugas de gas, escapes de agua, concentración de monóxido en garajes cuando se usan vehículos de combustión.

Comunicaciones: Son los sistemas o infraestructuras de comunicaciones que posee el hogar.

  •  Ubicuidad en el control tanto externo como interno, control remoto desde Internet, PC, mandos inalámbricos (p.ej. PDA con WiFi), aparellaje eléctrico.
  • Tele asistencia
  • Tele mantenimiento
  • Informes de consumo y costes
  • Intercomunicaciones.

2.1.3 Estructura de un sistema domotico

Este se refiere a como el SD se comporta a partir de la unión de sus elementos, los cuales con anterioridad habíamos revisado (elementos y arquitectura) pero que ahora se explicara detalladamente cada uno de ellos.

Elementos: son los diversos bloques funcionales que en su conjunto forman el SD

Controlador: estos gestionan los procesos del sistema, controlan las acciones a partir de rutinas programadas que tiene como entrada la señal del sensor.

Sensores: adquieren datos del entorno conocidos también como “sentidos del sistema” pues estos son capaces de adquirir información de; temperatura, presencia, movimientos, luz entre otros.

Actuadores: reciben órdenes del controlador y la transforman en señales de: aviso, temporización, conmutación, regulación, etc…

Medios de transmisión: son los medios físicos utilizados para enviar y recibir información desde y hacia el controlador y de los demás elementos.

Elementos externos: son los elementos a controlar.

En la figura 2.0, muestra como los cinco elementos son completamente necesarios pues una ejecución conlleva a otra hasta que llega a su último elemento en donde se puede ver, la acción definitiva que se quiere lograr hacer, como por ejemplo que cuando una persona pase las luminarias se enciendan y apaguen.  Por muy sencilla que se vea la acción a realizar, tiene que pasar todo un proceso de cada elemento para lograr ejecutar la orden.

Arquitectura: define como es la interconexión y transferencia de información de los elementos de un SD. Es decir básicamente especifica como el controlador se conecta a los sensores y actuadores.

Existen tres tipos de arquitectura: centralizada, distribuida y mixta.

Arquitectura centralizada: En un sistema de domótica de arquitectura centralizada, un controlador centralizado, envía la información a los actuadores e interfaces según el programa, la configuración y la información que recibe de los sensores, sistemas interconectados y usuarios.

Arquitectura distribuida: en esta arquitectura el controlador se conecta a los sensores y actuadores usando de esta forma un “único bus”.

Al conocer como es la estructura de un SD, podemos representar de manera grafica  como el SD funciona en bloques funcionales aunque eso dependerá de cómo se realice una preinstalación de sistema automotico.

2.1.4 Preinstalación de un sistema domotico

Para la preinstalación de un SD se debe de tomar en cuenta que estos dependen del cuadro eléctrico que es su base y partiendo de ella se emplean las diversas funciones que podemos realizar.

Figura 2.4 Sistema con colocación de un filtro

En los sistemas basados en tecnología por corrientes portadoras puede ser preciso prever la colocación de un filtro de en el cuadro eléctrico. Para garantizar el buen funcionamiento de algunos de los sistemas domoticos disponibles en el mercado, basados en tecnología de corrientes portadoras, es necesario prever la colocación de un filtro de red en el cuadro eléctrico de la vivienda teniendo en cuenta los siguientes puntos:

  • Impedir que señales generadas en el interior de la vivienda puedan salir al exterior y afectar a instalaciones vecinas.
  • Evitar que ruidos procedentes de la red eléctrica exterior puedan afectar el correcto funcionamiento del sistema.

Sin embargo, existen otros sistemas domoticos que, utilizando esta misma tecnología, no requieren un filtro

Dado que en la actualidad prácticamente no existen equipos domésticos compatibles con un protocolo de comunicaciones determinado (por ejemplo, una lavadora, un convector eléctrico para calefacción, etc.) la gestión sobre estos suele basarse en el control de su alimentación eléctrica, a través de relés de maniobra.

Pero también se debe tener en cuenta que para garantizar la correcta instalación del sistema domotico y su buen funcionamiento es necesario realizar la puesta en marcha del sistema con los debidos ensayos y verificaciones.

Es importante confirmar la correcta instalación del cableado cuando los fallos en la instalación puedan dañar los equipos que tiene conectados. La verificación de la instalación debe incluir:

  • La comprobación física de que la instalación coincide con el plano y las especificaciones aprobadas.
  • La comprobación de la continuidad, de cortocircuitos a otras redes o a tierra.
  • La resistencia de aislamiento.

Aparte de estos ensayados, debe ser verificado el funcionamiento correcto del sistema domotico y más concretamente.

  • El funcionamiento correcto de los sensores analógicos y digitales
  • El funcionamiento correcto de las señales de salidas
  • El funcionamiento correcto de los actuadores
  • Verificar la interacción entre los distintos módulos que configuran el sistema domotico.

2.1.5 Protocolo X10

El sistema X-10 es un estándar de Transmisión a través de corriente portadora, el cual permite conectar dispositivos a la red eléctrica, persianas, luces, toldos y demás equipos que utilicen una alimentación de 220 V, para ser administrados mediante equipos compatibles con esta tecnología.

El protocolo esta formado de tal forma que la señal portadora es captada por cualquier modulo receptor conectado a la línea de alimentación eléctrica, traduciéndose en un evento ON, Off, DIM.

El sistema X-10 utiliza la señal senoidal de 50 HZ de la vivienda para que transporte las señales X-10. La técnica se denomina de “corrientes portadoras” (Power Line Carrier).

El protocolo de modulación X-10 exige unas normas, que siguen todos los fabricantes de productos X-10 para lograr una correcta estandarización, de este modo todos los productos de los distintos fabricantes son compatibles e intercambiables. Entre los fabricantes más conocidos podemos citar: Leviton Manufacturing Co., General Electric, C&K Systems, Honeywell, Busch Jaeger, Ademco, DSC, IBM y un largo etc.

Para modular la señal de 50 Hz europea (en USA es de 60 HZ) el transmisor utiliza un oscilador opto acoplado que vigila el paso por cero de la señal senoidal.

Se puede insertar la señal X-10 en el semiciclo positivo o en el negativo de la onda senoidal. La codificación de un bit 1 o de un bit 0, depende de cómo se inyecte esta señal en los dos semiciclos. Un 1 binario se representa por un pulso de 120 KHz durante 1 milisegundo y el 0 binario se representa por la ausencia de ese pulso de 120 KHz. En un sistema trifásico el pulso de 1 milisegundo se transmite con el paso cero para cada una de las tres fases.

Por lo tanto, el Tiempo de Bit coincide con los 20 msg que dura el ciclo de la señal, de forma que la velocidad binaria de 50 bps viene impuesta por la frecuencia de la red eléctrica que tenemos en Europa. En Estados Unidos la velocidad binaria son 60 bps.

La transmisión completa de una orden X-10 necesita once ciclos de corriente alterna. Esta trama se divide en tres campos de información:  los dos primeros representan el código de inicio, los cuatro siguiente el código de casa (Letras A – P), y los cinco últimos código numérico (1 – 16) o bien el código función (encendido, apagado, aumento o disminución de intensidad).

Para aumentar la fiabilidad del sistema, esta trama (Código de Inicio, Código de Casa y Código de Función o Numérico) se transmite siempre dos veces, separándolas por tres ciclos completos de corriente. Hay una excepción, en funciones de regulación de intensidad, se transmiten de forma continuada (por lo menos dos veces) sin separación entre ramas.

Las principales características de un protocolo X10 son las siguientes:

  • Es un sistema descentralizado; configurable, no programable.
  • De instalación sencilla (conectar y funcionar).
  • De fácil manejo por el usuario.
  • Compatibilidad casi absoluta con los productos de la misma gama, obviando fabricante y antigüedad.
  • Flexible y ampliable.

Y sus componentes básicos son: emisor y receptor. Existen 4 tipos de componentes estos son:

Tipos de Dispositivos X-10

Como hemos visto los sensores de un sistema domótico transmiten órdenes mientras que los actuadores las reciben; por este motivo X-10 hace una clasificación y asigna a sus dispositivos unos logos para identificar su función, son los siguientes:

Transmisores: Estos transmisores envían una señal especialmente codificada de bajo voltaje que es superpuesta sobre el voltaje del cableado. Un transmisor es capaz de enviar información hasta 256 dispositivos sobre el cableado eléctrico. Múltiples transmisores pueden enviar señales al mismo módulo.

Receptores: Como los receptores y transmisores, pueden comunicarse con 256 direcciones distintas. Cuando se usan con algunos controladores de computadoras, estos dispositivos pueden reportar su estado.

Bidireccionales: Estos dispositivos toman la seña enviada por los dispositivos transmisores. Una vez que la señal es recibida el dispositivo responde encendiéndose (ON) o apagándose (OFF). Los receptores generalmente tienen un código establecido por el usuario para indicar la dirección del dispositivo. Múltiples dispositivos con el mismo código pueden co-existir y responder al mismo tiempo dentro de una misma casa.

Los dispositivos bidireccionales, tienen la capacidad de responder y confirmar la correcta realización de una orden, lo cual puede ser muy útil cuando el sistema X-10 está conectado a un programa de ordenador que muestre los estados en que se encuentra la instalación domótica de la vivienda. Este es el caso del Programador para PC

Inalámbricos: Una unidad que permite conectarse a través de una antena y enviar señales de radio desde una unidad inalámbrica e inyectar la seña X10 en el cableado eléctrico (como los controles remotos para abrir los portones de los garajes). Estas unidades no están habilitadas para controlar directamente a un receptor X10, debe utilizarse un módulo transceptor.

2.1.6 Preguntas frecuentes sobre los SD

¿Qué es la Domótica?

Se entiende por domótica al conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar.

¿Cuáles son los elementos que conforman un sistema domótica?

  • Controlador
  • Sensores
  • Actuadores
  • Medios de transmisión
  • Elementos externos

¿Cuáles son las topologías de un SD?

  • Arquitectura Centralizada
  • Arquitectura Distribuida
  • Arquitectura mixta o hibrida

¿Es caro hacer un SD?

Esto dependerá únicamente partiendo de lo que se desea hacer y preguntarse si realmente es necesario para el recinto al cual se le quiere ampliar un SD. Pues cada control añade costo al proyecto, sin embargo, también añade la característica para la que fue creado, es decir, comodidad, seguridad u otros. Al mismo tiempo su hogar irá teniendo un mayor valor en el mercado.

¿Qué SD puedo implementar en mi casa?

Para resolver esto, primero debe de hacer un análisis sobre el lugar o recinto y buscar aquellas deficiencias que podrían traerle consecuencias como por ejemplo: en una casa muy grande la cual frecuentemente es deja sola pues los inquilinos poseen trabajo que exigen tener viajes constantes, ellos necesitan simular una presencia en la casa para evitar que un extraño entre a sus viviendas. También podría colocar cámaras para hacer video vigilancia y alerte a su móvil que hay un intruso por ejemplo. Cada proyecto a implementar depende únicamente de un análisis que ayude a verificar el problema que posee el actual lugar.

¿Es de suponer que una casa inteligente sólo puede ser nueva?
No, cualquier casa puede ser automatizada, una casa vieja tendrá más impedimentos pero es posible. Una casa nueva es más fácil de instalar, ya que no existen las incomodidades que esto representa a una casa habitada.

¿Existen reglas para instalar un SD?

No son reglas sino más bien requerimientos que nos permita facilitar la instalación de un SD como lo son:

  • Poseer una serie de cajas extras de empalme empotradas en pared para la distribución del bus domotico por toda la casa.
  • Si existe plafón en el techo, ese espacio puede ser aprovechado para instalar los equipos domoticos y que queden ocultos.
  • El cableado de la instalación eléctrica deberá estar en buenas condiciones.
    En el caso de los sensores, normalmente son cableados y es necesario poder llegar desde el control central los sensores. Existe la opción inalámbrica, pero existe un mantenimiento de baterías, por lo que se recomienda cablear siempre que sea posible.

2.1.7 Áreas de aplicación de los SD

La evolución de los sistemas viene marcada por la evolución de la electrónica y la informática. A finales de la década de los 50 el uso del transistor en los ordenadores marca el inicio de equipos más pequeños, rápidos y versátiles que permiten las máquinas con válvulas.
Diez años después, aparece el circuito integrado (CI), que posibilita la fabricación de diversos transistores en una única pastilla de silicio.
A mediados de los 70 el microprocesador se convierte en realidad. Aparecen los primeros sistemas capaces de realizar control digital directo (DDC).
A principio de la década de los 80 aparece el ordenador personal. El uno de los microprocesadores se extiende y su coste te reduce considerablemente.
A principio de los 90 aparecen los primeros sistemas de control con tecnología BUS y a partir de aquí comienzan a evolucionar de forma similar a la de los ordenadores personales: ya no es importante que el sistema controle bien los equipos, sino que lo imprescindible es que sea capaz de mostrar de forma sencilla los centenares o miles de datos que utilizan. Con la aparición de los sistemas operativos gráficos Windows 3.x, Windows 95 y sucesivos, los sistemas se convierten en algo fácil de utilizar a un operario.
Es decir, la domótica combina un conjunto de aplicaciones variadas aplicadas en la electrónica y en la informática, de manera que los avances en éstas, provocarán cambios y mejoras en los sistemas domóticos, siendo por tanto, una aplicación nada concluida, sino en una posición óptima para seguir creciendo.
Y pese a todas las posibilidades que la domótica ofrece, el conocimiento por la población de este sistema es todavía muy limitado, y el estudio de esta innovación de aplicación en el sector de la construcción, muy escaso.

El uso de estas tecnologías tanto en edificios públicos como en las viviendas se denomina domótica. Este término se utiliza para denominar a la parte de la tecnología (electrónica, mecánica e informática) que integra los elementos existentes en la casa y que controla y hace funcionar coordinadamente. Proviene del latín domus e informática y que según la Real Academia Española se refiere al conjunto de sistemas que automatizan las diferentes instalaciones de una vivienda.

La domótica es, por tanto, la ciencia que aplica las innovaciones tecnológicas en la vivienda, proporcionando de tal manera una automatización.

2.2 Marco Teórico de solución.

Se diseñara y construirá un prototipo que permita a partir desde el acceso de un celular el poder encender y apagar las luminarias esto con el fin de brindarle al usuario una manera más fácil de poder desde su dispositivo móvil poder acceder desde un lugar muy alejado que por medio de un mensaje permita encender o apagar el dispositivo. Aquí se manejara dos ámbitos muy importantes como lo son el ahorro energético al igual que un confort para el usuario pues no solo será fácil sino que si por accidente olvida apagar las luminarias tenga la tranquilidad de poder acceder a ellas en cualquier momento.

2.2.1 Definición de la solución

Esta implementación de SD, permitirá brindarle al usuario un acceso remoto desde su dispositivo móvil por medio de un mensaje y poder manipular de esta forma las luminarias. Es un sistema bastante sencillo pero que en un futuro se podrá aplicar para diversos dispositivos pues gracias a la teoría del relé con la capacidad de poder manipular grandes voltajes actuando como un switch.

En la figura podemos observar de forma grafica los elementos que componen los elementos que se utilizaran en el proyecto a desarrollar los cuales se describirán a continuación así como también la función que desempeñan.

Dispositivo móvil: este actuara como la interfaz, se selecciona este medio para poder enviar la información al controlador principal a través de un bus vía bluetooth y así estando en el controlador ser procesado según la instrucción que está programada. Una de las razones por las cuales se decidió acudir a un dispositivo móvil se debe a que la mayoría de gente posee uno, enfocándonos de esta manera buscar una interfaz al cual el usuario está acostumbrado a utilizar y que por supuesto este a su alcance.

Bus por medio de wireless: este es el medio por el cual se podrá enviar y recibir información mandándola hacia el controlador que será capaz de decodificar.

Dispositivo Bluetooth: este dispositivo nos permitirá el reemplazo por medio de cable y con ello poder transferir la información.

Arduino: El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos de entrada/salida y acá se almacena las ordenes o instrucciones que harán posible el accionar los elementos externos siempre dependiendo del programa que se haya compilado.

Relé: Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico.

Luminarias: son los elementos externos en donde se verá la función final del programa que se haya compilado para ejecutar la acción. Debemos de recordar que las luminarias serán sustituidas por diodos leds los cuales jugaran el rol de un foco.

2.2.2 sistema de entrada

En un SD, el sistema de entrada es únicamente por medio de los sensores pues estos se encargar de recolectar la información para luego poder enviarla al controlador y partiendo de los datos de recolección obtenidos así es como actuara. Sin embargo en el presente proyecto no se usa ningún tipo de sensor debido a que solo se está monitoreando más que comandos pues estos se obtienen partiendo de forma directa desde la interfaz que es el dispositivo móvil.

Como se muestra en la figura 2.7 podremos observar que únicamente a través de un celular se envía una señal que viaja a través de un bus por medio de wireless y que el bluetooth es capaz captar la transmisión de datos obtenidos. Como se mencionaba anteriormente solo son señales más no pueden recolectar de datos como originalmente hacen los sensores, que son capaces de captar eventos aleatorios principalmente como lo pueden ser la presencia de alguien, detector de humedad, medidor de temperatura entre otras.

2.2.3 Sistema de control

El control principal para este proyecto es el Arduino el cual posee un microcontrolador ATMEGA 328 en donde se alojara el firmware que se diseña para este proyecto. Para ello se programaran instrucciones que ayuden a reconocer cuando el mensaje de texto llegue y luego este ejecute la acción que se debe. El entorno del Arduino es un código abierto, hace que sea fácil de escribir código y subirlo a la junta de E / S. Se ejecuta en Windows, Mac OS X y Linux. El medio ambiente está escrito en Java y basado en el procesamiento, gcc-avr, y otro software de código abierto. Para poder alojar la información en el dispositivo mencionado, se requiere de un cable usb que se conecta a la pc luego se compila el programa que es descargado en el microcontrolador que aloja el arduino y así cuando reciba el mensaje este pueda tomar decisiones dependiendo de la programación por ejemplo si llega un mensaje que diga “encender” entonces este le de ON a las luminarias.

2.2.4 Sistema de accionamiento

Por medio de un dispositivo móvil se enviara la información el cual es descodificado por el dispositivo arduino y que a su vez responderá según el firmware lo indique, de esta forma mandara una salida que accionara a la luminaria es decir al elemento externo el cual se encenderá o apagara según la orden que reciba.

2.2.5 otros elementos del circuito electrónico

La utilización de al menos 4 diodos leds, el cual harán la función de simular un foco a gran escala pues manejando la teoría del relé que es capaz de manejar grandes voltajes nos permite demostrar desde un simple ejemplo nos permita verificar esta teoría. Se  utilizara también una fuente de energía que permita el encendido y apagado de las luminarias. Se ocupara también alambres de cobre para poder hacer una pequeña extensión ya que los diodos serán distribuidos en una pequeña maqueta en donde se simulara una casa a pequeña escala.

2.3 Documentación técnica.

2.3.1 Placa Arduino

El Arduino Duemilanove (“2009″) es una placa con microcontrolador basada en el ATmega168 o el ATmega328 , Tiene 14 pines con entradas/salidas digitales (6 de las cuales pueden ser usadas como salidas PWM), 6 entradas analógicas, un cristal oscilador a 16Mhz, conexión USB, entrada de alimentación, una cabecera ISCP, y un botón de reset.Contiene todo lo necesario para utilizar el microcontrolador; simplemente conectalo a tu ordenador a través del cable USB o aliméntalo con un transformador o una batería para empezar a trabajar con el.

“Duemilanove” significa 2009 en italiano que fue el año cuando salio al mercado. El Duemilanove es el mas popular en dentro de las series de placas con USB: para una comparativa con el resto de placas mira el índice de placas Arduino.

Resumen

Microcontrolador ATmega368 (ATmega168 en versiones anteriores)
Voltaje de funcionamiento 5V
Voltaje de entrada (recomendado) 7-12V
Voltaje de entrada (limite) 6-20V
Pines E/S digitales 14 (6 proporcionan salida PWM)
Pines de entrada analógica 6
Intensidad por pin 40 mA
Intensidad en pin 3.3V 50 mA
Memoria Flash 16 KB (ATmega168) o 32 KB (ATmega328) de las cuales 2 KB las usa el gestor de arranque(bootloader)
SRAM 1 KB (ATmega168) o 2 KB (ATmega328)
EEPROM 512 bytes (ATmega168) o 1 KB (ATmega328)
Velocidad de reloj 16 MHz

2.3.1.1 Esquemas y Planos de referencia

Alimentación

El Arduino Duemilanove puede ser alimentado vía la conexión USB o con una fuente de alimentación externa. El origen de la alimentación se selecciona automáticamente.

Las fuentes de alimentación externas (no-USB) pueden ser tanto un transformador o una batería. El transformador se puede conectar usando un conector macho de 2.1mm con centro positivo en el conector hembra de la placa. Los cables de la batería puede conectarse a los pines Gnd y Vin en los conectores de alimentación (POWER)

La placa puede trabajar con una alimentación externa de entre 6 a 20 voltios. Si el voltaje suministrado es inferior a 7V el pin de 5V puede proporcionar menos de 5 Voltios y la placa puede volverse inestable, si se usan mas de 12V los reguladores de voltaje se pueden sobrecalentar y dañar la placa. El rango recomendado es de 7 a 12 voltios.

Los pines de alimentación son los siguientes:

  • VIN. La entrada de voltaje a la placa Arduino cando se esta usando una fuente externa de alimentación (en opuesto a los 5 voltios de la conexión USB). Se puede proporcionar voltaje a través de este pin, o, si se esta alimentado a través de la conexión de 2.1mm , acceder a ella a través de este pin.
  • 5V. La fuente de voltaje estabilizado usado para alimentar el microcontrolador y otros componentes de la placa. Esta puede provenir de VIN a través de un regulador integrado en la placa, o proporcionada directamente por el USB o otra fuente estabilizada de 5V.
  • 3V3. Una fuente de voltaje a 3.3 voltios generada en el chip FTDI integrado en la placa. La corriente máxima soportada 50mA.
  • GND. Pines de toma de tierra.

Memoria

El ATmega328 tiene 32KB (el ATmega168 tiene 16 KB) de memoria flash para almacenar código (2KB son usados para el arranque del sistema(bootloader).El ATmega328 tiene 2 KB (Atmega168 1 KB) de memoria SRAM . El ATmega328 tiene 1KB (ATmega168 512 bytes) de EEPROM , que puede a la cual se puede acceder para leer o escribir con la [Reference/EEPROM |librería EEPROM]].

Entradas y Salidas

Cada uno de los 14 pines digitales en el Duemilanove pueden utilizarse como entradas o como salidas usando las funciones pinMode(), digitalWrite(), y digitalRead() . Las E/S operan a 5 voltios. Cada pin puede proporcionar o recibir una intensidad máxima de 40mA y tiene una resistencia interna (desconectada por defecto)de 20-50kOhms. Además, algunos pines tienen funciones especializadas:

  • Serie: 0 (RX) y 1 (TX). Usado para recibir (RX) transmitir (TX) datos a través de puerto serie TTL. Estos pins estan conectados a los pines correspondientes del chip FTDI USB-to-TTL.
  • Interrupciones Externas: 2 y 3. Estos pines se pueden configurar para lanzar una interrupción en un valor LOW(0V), en flancos de subida o bajada (cambio de LOW a HIGH(5V) o viceversa), o en cambios de valor. Ver la función attachInterrupt() para as detalles.
  • PWM: 3, 5, 6, 9, 10, y 11. Proporciona una salida PWM (Pulse Wave Modulation, modulación de onda por pulsos) de 8 bits de resolución (valores de 0 a 255) a través de la función analogWrite().
  • SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Estos pines proporcionan comunicación SPI, que a pesar de que el hardware la proporcione actualmente no esta incluido en el lenguaje Arduino.
  • LED: 13. Hay un LED integrado en la placa conectado al pin digital 13, cuando este pin tiene un valor HIGH(5V) el LED se enciende y cuando este tiene un valor LOW(0V) este se apaga.

El Duemilanove tiene 6 entradas analógicas, y cada una de ellas proporciona una resolución de 10bits (1024 valores). Por defecto se mide de tierra a 5 voltios, aunque es posible cambiar la cota superior de este rango usando el pin AREF y la función analogReference(). Además algunos pines tienen funciones especializadas:

  • I2C: 4 (SDA) y 5 (SCL). Soporte del protocolo de comunicaciones I2C (TWI) usando la librería Wire.

Hay unos otros pines en la placa:

  • AREF. Voltaje de referencia para la entradas analógicas.Usado poranalogReference().
  • Reset. Suministrar un valor LOW(0V) para reiniciar el microcontrolador. Típicamente usado para añadir un botón de reset a los shields que no dejan acceso a este botón en la placa.

Mas info en mapeo de pines Arduino y puertos del chip ATmega168.

Comunicaciones

EL Arduino Duemilanove facilita en varios aspectos la comunicación con el ordenador, otro Arduino o otros microcontroladores. Tanto el ATmega328 como el Atmega168 proporciona comunicación vía serie UART TTL (5V), disponible a través de los pines digitales 0(RX) y 1(TX). Un chip FTDI FT232RL integrado en la placa canaliza esta comunicación serie a traes del USB y los drivers FTDI (incluidos en el software de Arduino) proporcionan un puerto serie virtual en el ordenador. El software incluye un monitor de puerto serie que permite enviar y recibir información textual de la placa Arduino. Los LEDS RX y TX de la placa parpadearan cuando se detecte comunicación transmitida través del chip FTDI y la conexión USB (no parpadearan si se usa la comunicación serie a través de los pines 0 y 1.

La librería SoftwareSerial permite comunicación serie por cualquier par de pines digitales del Duemilanove.

Tanto el ATmega168 y ATmega328 también soportan la comunicación I2C (TWI) y SPI . El software de Arduino incluye una librería Wire para simplificar el uso el bus I2C, ver The la documentación para mas detalles. Para el uso de la comunicación SPI, mira el la hoja de especificaciones (datasheet) del ATmega168 o ATmega328 .

Programación

El Arduino Duemilanove se puede programar a través del software Arduino. Selecciona “Arduino Duemilanove w/ ATmega328″ o “Arduino Diecimila or Duemilanove w/ ATmega168″ del menu Tools > Board (dependiendo del microcontrolador de tu placa). mas detalle ver referencia y tutoriales.

El ATmega328 y el ATmega168 en las placas Arduino Duemilanove viene precargado con un gestor de arranque (bootloader) que permite cargar nuevo código sin necesidad de un programador por hardware externo. Se comunica utilizando el protocolo STK500 original(referencia, archivo de cabecera C).

También te puedes saltar el gestor de arranque y programar directamente el microcontrolador a través del puerto ISCP (In Circuit Serial Programming); para mas detalles ver estas instrucciones.

Reinicio Automático (Software)

En vez de necesitar reiniciar presionando físicamente el botón de reset antes de cargar, el Arduino Duemilanove esta diseñado de manera que es posible reiniciar por software desde el ordenador donde este conectado. Una de las lineas de control de flujo(DTR) del FT232RL esta conectada a la linea de reinicio del ATmega328 o ATmega168 a través de un condensador de 100 nanofaradios. Cuando la linea se pone a LOW(0V), la linea de reinicio también se pone a LOW el tiempo suficiente para reiniciar el chip. El software de Arduino utiliza esta característica para permitir cargar los sketches con solo apretar un botón del entorno. Dado que el gestor de arranque tiene un lapso de tiempo para ello, la activación del DTR y la carga del sketch se coordinan perfectamente.

Esta configuración tiene otras implicaciones. Cuando el Duemilanove se conecta a un ordenador con Mac OS X o Linux, esto reinicia la placa cada vez que se realiza una conexión desde el software (vía USB). El medio segundo aproximadamente posterior, el gestor de arranque se esta ejecutando. A pesar de estar programado para ignorar datos mal formateados (ej. cualquier cosa que la carga de un programa nuevo) intercepta los primeros bytes que se envían a la placa justo después de que se abra la conexión.Si un sketch ejecutándose en la placa recibe algun tipo de configuración inicial o otro tipo de información al inicio del programa, asegurate que el software con el cual se comunica espera un segundo después de abrir la conexión antes de enviar los datos.

El Duemilanove contiene una pista que puede ser cortada para deshabilitar el auto-reset. Las terminaciones a cada lado pueden ser soldadas entre ellas para rehabilitarlo. Están etiquetadas con “RESET-EN”. También podéis deshabilitar el auto-reset conectando una resistencia de 110 ohms desde el pin 5V al pin de reset; mirar este hilo del foro para mas detalles.

Protección contra sobretensiones en USB

El Arduio Duemilanove tiene un multifusible reinicializable que protege la conexión USB de tu ordenador de cortocircuitos y sobretensiones. A aparte que la mayoría de ordenadores proporcionan su propia protección interna, el fusible proporciona un capa extra de protección. Si mas de 500mA son detectados en el puerto USB, el fusible automáticamente corta la conexión hasta que el cortocircuito o la sobretensión desaparece.

Características Físicas

La longitud y amplitud máxima de la placa Duemilanove es de 2.7 y 2.1 pulgadas respectivamente, con el conector USB y la conexión de alimentación sobresaliendo de estas dimensiones. Tres agujeros para fijación con tornillos permiten colocar la placa en superficies y cajas. Ten en cuenta que la distancia entre los pines digitales 7 y 8 es 160 mil (0,16″), no es múltiple de la separación de 100 mil entre los otros pines.

2.3.1.2 Esquema y pines

Elementos con los que podemos interactuar: (tomando como ejemplo la placa USB). Empezando en el sentido de las agujas del reloj desde el centro de la parte superior:

Esquema de pines.

  • Pin de referencia analógica (naranja)
  • Señal de tierra digital (verde claro)
  • Pines digitales 2-13 (verde)
  • Pines digitales 0-1 / entrada y salida del puerto serie: TX/RX (azul) (estándar de comunicación serie IC2)
  • Botón de reset (negro)
  • Entrada del circuito del programador serie (marrón)
  • Pines de entrada analógica 0-5 (azul oscuro)
  • Pines de alimentación y tierra (naranja y naranja claro)
  • Entrada de la fuente de alimentación externa (9-12V DC) – X1 (gris)
  • Conmutación entre fuente de alimentación externa o alimentación a través del puerto USB – SV1
  • Puerto USB (rojo).

2.3.2 El relé:

Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes: un circuito electromagnético (electroimán) y un circuito de contactos, al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar. En la siguiente figura se puede ver su simbología así como su constitución (relé de armadura).

Su funcionamiento se basa en el fenómeno electromagnético. Cuando la corriente atraviesa la bobina, produce un campo magnético que magnetiza un núcleo de hierro dulce (ferrita). Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse. Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse. Los símbolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos, pero existen relés con un mayor número de ellos.

Características técnicas

Parte electromagnética

  • Corriente de excitación.- Intensidad, que circula por la bobina, necesaria para activar el relé.
  • Tensión nominal.- Tensión de trabajo para la cual el relé se activa.
  • Tensión de trabajo.- Margen entre la tensión mínima y máxima, garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo.
  • Consumo nominal de la bobina.- Potencia que consume la bobina cuando el relé está excitado con la tensión nominal a 20ºC.

2.3.3 Bluetooth

Conectividad
Tecnología de conectividad Inalámbrico
Interfaz de host Inalámbrico
Interfaz Bluetooth/Serial
Interno
Conector 1x RS232 M
Anchura de banda
Tasa de transferencia (Max) 0.7 Mbit/s
Red
Versión de Bluetooth 1.1
Distancia de funcionamiento máximo 30 m
Soporte de control flow
Detalles técnicos
Receptor de sensibilidad -83
Color
Color Negro
Peso y dimensiones
Peso 24 g
Iluminación/Alarmas
Energía LED Power
Link/Act LED
Aprobaciones reguladoras
Certificados CE, FCC
Requisitos del sistema
Compatibilidad PC&Notebook
OTRAS CARACTERÍSTICAS
Dimensiones (Ancho x Profundidad x Altura) 35 x 75 x 20 mm
Potencia de Salida 4 dBm
Bluetooth profiles for Windows SPP

2.4 Marco teórico conceptual

El presente Proyecto tendrá la capacidad de brindar recursos altamente solicitados por los usuarios entre ellos está la seguridad como prioridad, pero también se añaden más funciones como lo son: el manejo más sencillo al alcance del usuario pues este ya no tendrá que depender de la compañía para que le avise si existe una irregularidad pues desde su teléfono y con un solo envío de mensaje puede realizar una acción  de encender y apagar las luces por ejemplo, cuando él lo desee esto sirve para simular presencia en un hogar en donde una familia o una persona ha salido por motivos de viaje u otras circunstancias.

Nos referimos aquí a aquellas aplicaciones y servicios que permiten mejorar la calidad de vida de los usuarios al aportar soluciones que facilitan la realización de tareas domésticas rutinarias, que suponen una comodidad añadida y que simultáneamente optimizan el consumo energético. Es decir será capaz de acceder de forma remota a la vivienda a través de dispositivos móviles, para monitorear  su estado o realizar cambios en el  mismo pues dado que el este proyecto está enfocado en el principio del relé para poder encender y apagar casi cualquier cosa, pues a pesar que dicho proyecto está enfocado únicamente en como encender y apagar luces no significa que sea su uso exclusivo solo para ello pues podrá tener la capacidad para poder ampliarse aprovechando ese principio y contar con la capacidad de manejar persianas, ventiladores, etc.. Según la necesidad y prioridad que el usuario necesite.

Este esquema, demuestra la forma en la que el usuario interactuara con el proyecto a su vez también vemos como podemos ampliar el proyecto a futuras y poder realizar más funciones con la única condición de modificar el lenguaje de programación y así este pueda realizar la acción que se pide que realice.

Dispositivo móvil: este será el medio que permita enviar la información que recibirá el controlador en donde se alojara un programa especializado para decodificar el mensaje que se envía.

Sms: el servicio de mensajes cortos o SMS (Short Message Service) es un servicio disponible en los teléfonos móviles que permite el envío de mensajes cortos (también conocidos como mensajes de texto, o más coloquialmente, textos) entre teléfonos móviles, teléfonos fijos y otros dispositivos de mano. Por medio de este lenguaje podremos enviar una orden al controlador para apagar o encender las luminarias.

Proyecto: se ocupara este término para definir en donde se aloja la central o más bien el programa principal por el cual se podrá poner en marcha la información que se recibe por medio de los mensajes de textos enviados desde los dispositivos móviles. Para ello se hará el uso de un Arduino (es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares) para poder programar en su respectivo lenguaje e instruir al programas las funciones que debe de realizar y de esta forma poder decodificar el mensaje enviado desde el dispositivo móvil.

Este proyecto tiene la capacidad de cubrir 3 grandes ámbitos de la domotica el primero de ellos se ubica en el “Confort” en la sub-área de “Iluminación”. Se encuentra en este ámbito debido a que ayuda aumentar la calidad de vida de los habitantes o usuarios en donde se solicita. El segundo ámbito seria en “Ahorro energético” pues este dispositivo será capaz de encender y apagar algunos aparatos a pesar de que la persona no esté en la casa y con ello le facilita la tarea de apagar y de esta manera ahorrar el consumo innecesario. Por último y más importante sin duda es “Protección patrimonial” en la sub-área de “simulación de presencia” debido a que esta función está orientada a simular presencia de personas dentro de un recinto con el objetivo de alertar a posibles intrusos.

La estructura de este sistema domotico se manejara a través de “medios de transmisión” pues se pretende utilizar un medio físico que permita recolectar información desde y hacia el controlador así como sus demás elementos. La arquitectura que manejaría seria “Arquitectura distribuida” pues es uno de los principales objetivos es poder extender en un futuro el proyecto y para ello es indispensable que sea esta arquitectura ya que los actuadores y sensores están utilizando un “único bus de datos”.

3.1 Desarrollo de la solución.

El proyecto antes presentado y que esta denominado por “Encendido y apagado de luminarias”, que tiene como objetivo el ahorro energético y lograr un nivel de confort para el usuario en cuanto al manejo tanto que se sienta familiarizado en usarlo sin necesitar de un manual o de personal que tenga que hacer el trabajo pues, el usuario tendrá la facilidad que con enviar un solo comando pueda encender o apagar las luminarias a su gusto y disposición. Una de las ventajas y servicios que brindara dicho proyecto es la simulación de presencia en una casa, dado que muchas veces las personas se encuentran con la necesidad que al salir de viaje casi siempre dejan a un familiar o vecino de confianza que encienda las luces el error es que permanecen así todo el tiempo y se realiza un gasto de luz o en otro caso la persona no cuenta con alguien para hacerlo. Por tanto este proyecto brinda esa comodidad para que el mismo usuario pueda realizar la acción de simular presencia en su casa sin temer que un extraño se infiltre en su casa, pues casi siempre al haber luz, este tipo de personas lo piensan dos veces antes de entrar.

Otra ventaja que permite dicho proyecto es que si el usuario lo desea podrían ajustarse ciertos parámetros para que este funcione en otros electrodomésticos y no solo en las luminarias. Desde el principio se pensó en una posible extensión de dicho proyecto para poder manipular otros dispositivos en los cuales se aplique este desarrollo, pues el simple hecho de trabajar con relé nos facilita muchas cosas ya que estos terminan funcionando en este caso como el swicht de encendido y apagado. En forma general el proyecto se enfoca en lo siguiente:

Cuando el usuario se le presenta cualquier tipo de salida (familiar, de viaje, por el trabajo, etc.) este requiere que otra persona encienda las luces por el para simular que hay presencia dentro de ella o en otros caso la casa pasa totalmente a oscuras. Sin embargo para algunos esto se les vuelven un temor pues saben que actualmente El Salvador tiene un alto índice de robos y por ello mucha gente no desean dejar sus casas pues temen que otras personas les robe lo que ellos con tanto esfuerzo han logrado. A raíz de ello se pensó en una posible solución basada en encuestas que demuestran las principales razones por las que las personas no desean dejar sus casas solas, entre ellos se demostraba que al menos hubiera algo que pudiera simular como que una persona aun estaba en casa, otra propuesta es poner cámaras de video vigilancia el problema es que estas son de un costo demasiado alto como que para que cualquier persona pueda escoger este servicio.

Po ello se decidió crear un dispositivo que fuera capaz de recibir un comando y a partir de ello ejecutar una inmediata orden en donde ya está establecido que encienda o apague una luminaria. El proyecto actúa de la siguiente forma; a través de un dispositivo móvil que está conectado a una PC o solamente la maquina, se envía un código que puede ser ON ó OFF, se envía la información en forma de instrucción que a su vez actúa es una señal que será recibida por otro dispositivo. Este dispositivo lleva por nombre Bluetooth RS232 que se encarga de recibir y reenviar la información pues este recolecta parte de la señal o comando enviado para así poderlo enviarlo al dispositivo principal del proyecto que es un arduino.

El arduino Duemilanove es el principal dispositivo que posee el proyecto ya que aquí se alojan todas las instrucciones que en un futuro se podrían modificar para crear otra acción ya que este los almacena en un micro-controlador que posee, este posee un atmega328. El firmware que se realiza a base de un programa que está basado en lenguaje C únicamente. Cada instrucción tiene dos únicas finalidades mandar una señal de salida de energía o desactivación. Es decir cuando se envía un comando desde el celular o desde una maquina con la palabra Allon ó L2on el programa reconocerá las palabras de la siguiente manera; LED 1= HIGH (es decir mandara una señal para que las luminarias se enciendan), de igual manera si recibe la palabra Alloff =LOW (como la misma palabra lo dice apagara las luminarias). Al tener una determinada respuesta esta se envía en forma de señal de 0 que sería equivalente al negar el paso de corriente, mientras que la otra señal seria en 1 que es el equivalente a un encendido o como lo conocen otros el paso de 5 voltios aproximadamente.

Para el funcionamiento del dispositivo, se necesita que la casa o recinto cuente con una caja eléctrica distribuida ya que de una de las líneas se coloca el dispositivo para que este funcione. Para aplicarlos en proyectos apartes se necesitaría de una fuente de energía aparte como lo podría ser una fuente de voltaje que tenga como salida de 5v-12v o una batería. Para la simulación de las luminarias se podrían colocar desde LED’s hasta focos a escala real para ello, se necesita de algunos relés esto según el numero de luminarias colocadas este hará la fase que normalmente hace un swicht que lo único que hace es dejar pasar corriente o cerrar el paso para que no haya energía.

De manera más simple, el proyecto consiste en que una persona envié un mensaje el cual será descodificado por el arduino y según el comando enviado así será la señal que envié hacia las luminarias que tendrá como resultado final encenderse o apagarse según la voluntad de cada usuario.

 

3.2 Algoritmo

1. Iniciar programa

2. Se incluyen librerías requeridas (LCD)

3. Inicializar variables

4. Instanciar objeto de LCD

5. Iniciar rutina de SETUP

6. Se declarar tipo de display

7. Se imprime INTRO

8. Se limpia banco de memoria

9. Aparece la palabra “control via” fila 0

10. Se limpia banco de memoria

11. Aparece la palabra “Bluetooth” fila 0

12. se espera 300 milisegundos

13. Se limpia banco de memoria

14. Aparece la palabra “Universidad” fila 0

15. Se limpia banco de memoria

16. Aparece la palabra “Tecnologica” fila 0

17. Se espera 300 milisegundos

18. Se ejecuta el comando prompt

19. Se definen pines de salida

20. Inicializar puerto serial

21. Se inicia rutina de lazo

22. Se revisa puerto serial por nuevos datos disponibles

23. Se lee puerto serial y verifica si existen datos disponibles

24. Inicializar contador de arreglo de comandos

25. Si el byte recibido es válido, entonces desplegarlo en el display y guardarlo en variable de arreglo de comandos

26. Volver  al inicio

27. Fin de subrutina

28. Si se recibe el fin de comando, entonces comparar con los comandos disponibles verificar con cada uno de los comandos existentes (L1on, L1off, L2on, L2off, Allon, Alloff)

29. Ejecutar acción correspondiente al comando recibido

30. Activar PIN 13 con la palabra L1on (enciende LED 1)

31. Activar PIN 13 con la palabra L1off (apaga el LED 1)

32. Activar PIN 8 con la palabra L2on (enciende LED 2)

33. Activar PIN 8 con la palabra L2off (apaga LED 2)

34. Activar PIN 13 y PIN 8 con la palabra Allon (enciende ambos LED 1 y 2)

35. Activar PIN 13 y PIN 8 con la palabra Allof (apaga ambos LED 1 y 2)

36. De lo contrario si la palabra recibida no es admitida se desplegara la palabra “ERROR” en el LCD

37. Esperar 200 segundos

38. Regresar al comando PROMPT

39. Fin de rutina de lazo

40. Volver al incio

41. Inicializar comando PROMT

42. Limpiar memoria de datos en LCD

43. Se imprime en pantalla “>       ” se posiciona en el LCD Fila 0

44. Al limpiar memoria y estar posicionado sobre el lugar requerido, la palabra READY aparece en fila 1, nos indica que está listo para recibir palabras

45. Finalizar subrutina

46. Finalizar programa principal

3.7 Descripción de ensamble

Al contar con todos los elementos físicos (arduino, LCD, breadbord, LED, potenciómetro,  celular, bluethoot, cable de energía) y lógicos (diagrama, algoritmo y firmware), se procede a construir el circuito, lo primero que se debe de hacer es poseer la hoja técnica de cada elemento físico ocupado pues algunos como el caso del arduino poseen pines que le brindan energía y hacen que funcionen si se colocan mal podría dañarse el equipo utilizado. Una vez se posee los datos requeridos se procede a trabajar conjunto a los diagramas que sean necesarios para montar el proyecto.

Una de las ventajas que posee utilizar arduino, es que este trae muchas funciones múltiples disponibles lo cual permite el ahorro de ensamblaje de un circuito dado que este ya tiene un micro-controlador además de poseer las salidas con un uso fácil de montaje. En la breadbord se montaran los elementos físicos como LED, pantalla LCD, bluethoot y el potenciómetro. Estos se colocaran según como indica el diagrama, hacia el arduino que es donde esta el alojado el programa principal o mas bien el cerebro que permite funcionar los demás elementos.

El arduino se conecta a la PC a través de un cable via USB que nos permitirá acceder al programa en C y con ello descargar al microcontrolador ATMEGA 328 el software que necesita y asi realizar las funciones requeridas. Al tener el programa ya descargado procedemos a tomar el celular debemos de recordar que dicho elemento debe de contar con dos cosas que no pueden ser pasadas por alto; la primera debe de poseer conexión via bluethoot y segundo debe de poseer JAVA JSR-82. En la memoria interna del celular se descarga el programa BTTerm luego se correra el programa, le damos opciones y luego elegimos la opción “conexión”, esperaremos a que busque el bluethoot que esta en nuestra breadboard una vez encontrado procedemos a digitar el comando que nos permitirá visualizar el funcionamiento del proyecto( L1on, L2on, etc.) , asi se verificara cada fase del programa a la vez se verifica si hay algún fallo en algún componente, también se verifica si el comando enviado trabaja según se coloco en el firmware.

Ya habiendo realizado todo tipo de pruebas que ayuden a depurar cualquier error en estructura o funcionamiento se procede a la realización de las placa impresa cada uno de los elementos tendrá que soldarse con el debido cuidado para que no queden pistas haciendo contacto y evitar de esta forma cortocicuitos. Ya soldados todos los elementos a la placa impresa se debe montar el circuito en el chasis que se va utilizar.

Recomendaciones

 

  • A este diseño se le puede modificar el firmware y adaptar a dispositivos electrónicos como persianas, encender aire, encender ventiladores entre otros dispositivos.
  • El mensaje INTRO que aparece actualmente puede ser modificado también y poner el nombre del usuario o una frase con la que la persona se sienta más familiarizada.
  • Se puede reemplazar la alimentación de energía. Actualmente se conecta a través de via USB pero en vez de ello se le puede conectar una fuente que vaya a AC no más de 120 v. Esto es posible porque el arduino posee estas dos formas únicas de poder ingresar energía para su funcionamiento.
  •  El LED que posee por defecto el arduino podría ser modificado para indicar el funcionamiento correcto del dispositivo o simplemente ser desactivado.
  •  Los comandos Allon, Alloff, L1on, L1off, L2on y L2off pueden ser cambiado a palabras que sean mas sencillas para el usuario, la idea es que la persona pueda recordar la palabra y asi activarlo de manera fácil además de eficiente.

Conclusiones

En el proyecto anteriormente presentado se da a conocer paso a paso la implementación de cada uno de los dispositivos al igual manera conocer las características de cada uno de ellos. Esto permitió facilitar el trabajo y materializar una idea que era “encendido y apagado de luminarias” ya que previamente se había analizado los factores de riesgo que existen al dejar una casa sola. De manera que conociendo una posible solución se procedió a realizar el proyecto que brindaría un manejo fácil que con solo enviar un mensaje de texto desde el celular teniendo acceso a las luminarias de forma sencilla.

Por ello se enfatiza que el objetivo general de proyecto es el poder diseñar y construir un dispositivo domotico que sea capaz de brindar seguridad e implementando con ello los siguientes puntos: confort, fácil manejo y ahorro energético. Es decir será capaz no solo de brindar la necesidad solicitada de seguridad, sino que podrá adquirir más servicios con un solo dispositivo estando a su vez al alcance del usuario. Con lo anterior podemos decir que se cumplió el diseño y construcción del proyecto así como también se verifico la funcionalidad. De esta forma se  aporta otra solución ante la falta de presencia de personas en apartamento, casa o recinto.

Para un mejor desempeño se debe analizar primero el recinto o lugar en donde reside el usuario pues no en todos los casos se necesita aplicar dicho método, pero podría aplicarse para otros dispositivos electrónicos sin embargo necesitara un estudio previo de una persona que tenga fuerte conocimientos sobre electrónica y le pueda brindar la información detallada de lo que en realidad necesita la casa o si en dado caso no es posible y el por qué no lo es. Evitando de esta manera gastos innecesarios o métodos poco rentables para el máximo funcionamiento.

Video probando proyecto

Bibliografía

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“Domótica”, http://www.domoticaviva.com/X-10/X-10.htm , consultada el 03-10-11

“Protocolo X10″, http://es.wikipedia.org/wiki/X10 , consultada el 03-10-11

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“Lista de celulares compatibles”, http://code.google.com/p/bluecove/wiki/phones , consultada 01-09-2011.

“Foro, consulta de dispositivos compatibles”, http://www.developer.nokia.com/Community/Discussion/showthread.php?71333-List-of-JSR-82-phones , consultada 01-09-2011

“Arduino duemilanove Atmega328”, http://www.arduino.cc/es/Main/ArduinoBoardDuemilanove , consultada 15-09-2011

“Definición de arduino según wikipedia”, http://es.wikipedia.org/wiki/Arduino , consultada 22-08-2011

 

 

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