CASA INTELIGENTE  

Gabriel Koh Chaves Juan José León Valderrama Cristina González González

Proyecto Grupo 4

Tecnología 1º Bachillerato

 

Índice

1.Finalidad del proyecto…...……………………………………………………………………………..………2 ❖ 1.Finalidad

❖ 2.Objetivos mínimos y ampliaciones

❖ 3.Esquema de entradas y salidas

2.Domótica y eficiencia energética....………………………..……………………..……………………..4 ❖ 1.¿Qué es la domótica?

❖ 2.Historia de la domótica

❖ 3.Eficiencia energética

❖ 4.Viviendas Bioclimáticas

3.Proyectos similares…………………………………………………………………..………………….………7

❖ 1.Primer proyecto

❖ 2.Segundo proyecto

4.Planificación………………………………………………………………………………………………………….8 ❖ 1.Diagrama de Gantt inicial

❖ 2.Presupuesto

5.Necesidades, opciones y soluciones………………………..………………………………………...9

❖ 1.Sensor de distancia infrarrojo vs ultrasonidos

❖ 2.Sensor de temperatura LM35 vs NTC

❖ 3.Sensor de vibracion piezoelectrico vs MEAS

6. Maqueta………………………………………………………………………………………………………………….10

❖ 1.Materiales

❖ 2.Medidas

7.Subsistemas…………………………………………………………………………………………………….…....…12 ❖ 1.Sistema de luz

❖ 2.Sistema de puerta

❖ 3.Sistema de temperatura

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❖ 4.Sistema de vibración

❖ 5.Sistema de lluvia

❖ 6.Sistema de comunicaciones

❖ 7.Panel solar

8.Referencias………………………………………………………………………………………………………..……24

1.Finalidad del proyecto

1.Finalidad Crear una casa inteligente que funcione automáticamente y que

sirva como modelo para casas del futuro, que realizan tareas y funciones

por sí sola. También, añadir la posibilidad de controlar todo mediante un

móvil que estará conectado con arduino mediante bluetooth. Otra

finalidad es dar usos y similitudes entre componentes que hemos usado en

electrónica con elementos de la vida real como una puerta o una alarma.

2.Objetivos mínimos y ampliaciones

Objetivos mínimos: ● Incluir distintos subsistemas ya existentes y añadir otros

nuevos(placa solar y sistema de lluvia)

● Poner en práctica el concepto de eficiencia energética.

Ampliaciones: ● Mejorar la estética.

● Desarrollar la maqueta.

● Usar el móvil para recibir datos también.

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3.Esquema de entradas y salidas:

Entradas

→

Salidas

Sensores Actuadores Display

LDR Leds Nivel de luz

Sensor de distancia(ir)

Servomotor -

LM35 Ventilador,

alarma Termómetro,

alarma incendio

MEAS Timbre Alarma

antirrobos

Bluetooth - Enciende/Apaga

el sistema

Sensor de lluvia - Lluvia

     

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2.Domótica y eficiencia energética

 

1.¿Qué es la domótica?  

Conjunto de técnicas orientadas a automatizar una vivienda, que integran la tecnología, en los sistemas de seguridad, gestión energética, bienestar o comunicaciones. De tal manera que la casa es capaz de “sentir” (detectar la presencia de personas, la temperatura, el nivel de luz,…) y reaccionar por sí sola a estos estímulos (regulando el clima, la iluminación, conectando la alarma,…), al mismo tiempo que es capaz de comunicarse e interactuar con nosotros por multitud de medios.  

2.Historia de la domótica 

La domótica empieza a comienzos de la década de los ’70, cuando aparecieron los primeros dispositivos de automatización en edificios, a base de prueba piloto.

Pero fue en los años ’80, cuando los sistemas integrados se utilizan a nivel comercial, para luego desarrollarse en el aspecto doméstico de las casas urbanas.

Allí es cuando la domótica consigue integrar dos sistema, el eléctrico y el electrónico, en pos de la comunicación integral de los dispositivos del hogar.

Conforme a estos cambios, se permite la instalación de sistemas de cableado para mejorar la conexión de redes. Así estos edificios reciben el nombre de “inteligentes”.

El primer programa que utilizó la domótica fue el Save, que permite lograr eficiencia y bajo consumo de energía en los sistemas de control de edificios inteligentes.

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Implantada desde hace más de treinta años, la domótica ha progresado a gran escala desde que se desarrollaron las redes informáticas de comunicación, ya sea por sistema cableado o vía Wi-Fi. Irrumpe la era de la TIC (la tecnología de informática y comunicaciones), que posibilita entender una forma más realista de comprender la instalación domótica en casa.

Con la domótica aplicada a la automatización hogareña se mejora en seguridad, comfort y ahorro energético, aspectos muy observados por los poseedores de estos sistemas.

En los últimos años el mercado de ofertas se ha ampliado, permitiendo encontrar diferentes variantes de equipos domésticos de integración domótica, debido a la llegada de Internet a gran velocidad que provoca un giro favorable para su desarrollo.  

3.Eficiencia energética  

Para el ahorro de energía en una vivienda se puede optar por varias opciones:

● Arquitectura bioclimática: Consiste en el diseño de edificios teniendo en cuenta los recursos naturales de la zona donde se construye, como el sol, la lluvia, la vegetación, etc.

● Uso de bombillas de bajo consumo: En las viviendas, el consumo de energía proveniente de la iluminación está entre el 18 y el 20 por ciento del consumo total.

● Optimización de las horas de luz del día: Una casa con ventanas y bien orientada puede optimizar el consumo energético, ya que se aprovechan al máximo las horas de sol.

Gracias a la domótica, el consumo puede optimizarse aún más, ya

que se podría optimizar, por ejemplo, el gasto energético que produce la iluminación apagando las luces de una habitación cuando no se detecta a nadie en esta.

4.Viviendas bioclimáticas  

Una vivienda bioclimática en la actualidad, puede llegar a ser sostenible totalmente: esto aumenta un poco el coste en la construcción,

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pero a la larga es rentable ya que se amortiza. En el caso de tener que consumir energía externa, estas construcciones cuentan con una producción basada en energías renovables, como paneles solares, por ejemplo. Estas casan, gracias a su optimización de energía y construcción pueden llegar a no emitir CO2, o incluso a generar suficiente energía como para venderla.

Para una empresa, la construcción de una vivienda tiene que establecer una clara conexión entre el interior y el exterior. Tiene que ser respetable con la naturaleza y se integre en ella, permitiendo disfrutar del entorno.

Para construirla, se tienen en cuenta varios aspectos a tener en cuenta como:

● Ventilación correcta y aislamiento de los muros.

● Integrar energías renovables.

● Orientación de la construcción, para aprovechar al máximo las horas de luz.

● Utilizar en todo lo que se pueda materiales naturales.

● Intentar reciclar todos los residuos que podamos.

● Fijarnos en la distribución de la casa para aprovechar al máximo los

recursos.

● Elementos exteriores pueden ser de gran ayuda.

● El color de techos, paredes y muebles también influyen, los claros reflejan la luz y así se refrigeran los espacios. Los oscuros, en cambio, por ejemplo en techos, absorben la luz por lo tanto el calor.

● Si disponemos de jardín, optando por árboles de hoja caduca, para

aprovechar el calor en invierno y frenar el sol en verano.

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3.Proyectos similares 

Para realizar este proyecto nos hemos basado en otros prototipos

de casas inteligentes que hemos encontrado en Internet:

1.Primer proyecto

En el primer proyecto, la casa está controlada por un Arduino Mega 2560 y una aplicación controlada por bluetooth y android.

Se puede controlar las luces exteriores dependiendo de la luz que haya en la habitación simulando que si es de noche las luces se encienda y si es de día, se apaguen.

También tiene un sensor de distancia con el que enciende una alarma cuando se abre la puerta del garaje. Con la conexión bluetooth, puede encender y apagar las luces interiores y exteriores de la casa.

La casa tiene incluido interruptores para controlar todos los sensores por si no tenemos el teléfono móvil a mano.

La aplicación nos permite controla la temperatura. Le ha incluido una lámpara incandescente para poder aumentar la temperatura de la casa.

2.Segundo proyecto El segundo proyecto está controlado por un mando a distancia,

desde este mando se controlan todas las funciones de la casa. Comenzamos con una puerta controlada por un servomotor

controlada por el mando con dos leds indicadores para saber si esta abierta o cerrada.

La casa cuenta con un pequeño aparcamiento con el que la barrera se abre cuando detecta al coche y se cierra automáticamente. Tiene un ascensor controlado por un servomotor y que puede cargar objetos pesados.

Incluye una alarma que cuando se activa y se abren las ventanas suena, aunque también se pueden abrir cuando están desactivada.

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Por último, cuenta con un sistema de luces automáticas para que cuando no haya luz, la lámpara del salón se encienda, y viceversa.

4.Planificación 

1.Diagrama de Gantt inicial 

 

2.Presupuesto

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5.Necesidades, opciones y soluciones

Hay varias opciones para solucionar las necesidades que aparecen

en el proyecto. Para decantarnos por las distintas opciones tomamos en

cuenta las ventajas e inconvenientes que presentan.

1.Sensor de distancia infrarrojo vs ultrasonidos

En este caso nos hemos decantado por el sensor de distancia por

ultrasonidos por dos motivos.

Infrarrojo Ultrasonido

Rango 4-30 cm 2-400 cm

Tiempo de respuesta 39 ms -

Consumo de corriente 33 mA 15 mA

El sensor de distancia por ultrasonidos es superior en estas

características, que son las más importantes para nuestro proyecto.

2.Sensor de temperatura LM35 vs NTC

En este caso la decisión ha sido más fácil. La mayor ventaja que

presenta el LM35 frente al NTC es la exactitud. Siendo el termómetro el

objetivo principal del subsistema de temperatura, nos decantamos por el

sensor de temperatura LM35.

3.Sensor de vibracion piezoelectrico vs MEAS Los sensores piezoeléctricos son la mejor elección para mediciones

rápidas de pequeñas fuerzas, mientras que los en galgas extensométricas

son en general superiores cuando intervienen grandes esfuerzos. Debido a

esto, seleccionamos el MEAS.

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6. Maqueta

1.Materiales

➔ Base:

Madera contrachapada: Se obtiene mediante

encolado de chapas de madera superpuestas de modo

que sus fibras forman un ángulo determinado,

generalmente recto. El tablero contrachapado queda

caracterizado por la especie de madera empleadas

para sus chapas, la calidad de las chapas y el tipo de

encolado.

➔ Estructura: Cartón pluma: es principalmente, una plancha de

poliestireno expandido recubierto por las dos caras con

un cartón (normalmente blanco).

El poliestireno expandido, el alma de este producto, es

es un material plástico espumado. Básicamente, es un

derivado del poliestireno y se suele utilizar en el sector

del envase y la construcción.

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2. Medidas

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7.Subsistemas

1.Sistema de luz

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En este sistema, el sensor será el LDR, que según la luz que reciba

enviará valores a Arduino para que controle leds y que muestre en el

display y en la pantalla del dispositivo si es día o noche. El grupo de 4 leds

se encenderá cuando el LDR recibe un nivel bajo de luz . Además, en el

display y en la pantalla del móvil marcará el nivel de luz.

 LDR Un LDR es un componente electrónico cuya

resistencia disminuye con el aumento de la intensidad

de la luz. Cuando hay luz, la fotorresistencia se comporta

como un circuito cerrado, es decir, una resistencia que

tiende a 0.

Data sheet   

Leds Es un diodo emisor de luz que se caracteriza

por su corto tiempo de encendido y variación de

colores, de material semiconductor. La base de la

tecnología LED está basada en el diodo, que es un

componente electrónico de dos puntas que permite

la circulación de energía a través de él en un solo

sentido.

Data sheet

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2.Sistema de puerta  

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En este sistema, un sensor de distancia que funciona por infrarrojos

detecta obstáculos. Cuando detecte algo abrirá una puerta mediante un

servomotor. Cuando deje de detectar el obstáculo, la puerta se cerrará.

 Sensor de distancia ultrasonidos

El sensor de distancia funciona por

ultrasonidos. El valor que da el sensor varía en

función del tiempo que tarda en captar el

ultrasonido que envía. El rango en el que funciona

está entre 2 y 400 cm.

Data sheet  

Servomotor Es un motor de corriente continua que tiene un

rango de movimiento de 0 grados a 180 grados. Data sheet 

  

 

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3.Sistema de temperatura  

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En este sistema, el sensor LM35 medirá constantemente la

temperatura. Cuando esta temperatura exceda un nivel determinado(por

ejemplo 45 grados) activará un timbre que actuará como alarma de

incendios. Por otro lado, en el display y en la pantalla de movil habra un

termometro y tambien mostrara cuando hay fuego.

 LM35 Es un sensor de temperatura con una precisión

calibrada de 0,5 ºC. Su rango de medición abarca desde -55 °C hasta 150 °C. No necesita ningún circuito externo para hacerlo funcionar, por lo que es extremadamente sencillo añadirlo a cualquier montaje.

Data sheet 

Timbre Es un dispositivo capaz de producir una señal

sonora al pulsar un interruptor. Su funcionamiento se basa en fenómenos electromagnéticos.

 

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4.Sistema de vibración  

El sensor de este sistema es el piezo eléctrico, cuyo valor varía

cuando se presiona(por ejemplo, con golpes o soplando). Este sensor

activará un timbre cuando reciba valores elevados, actuando como una

alarma antirrobos. Esto también se refleja en el display y en la pantalla de

móvil, donde se activará la alarma también.

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 Piezo eléctrico Un sensor piezoeléctrico es un dispositivo

que utiliza el efecto piezoeléctrico para medir presión, aceleración, tensión o fuerza; transformando las lecturas en señales eléctricas.

Data sheet  

5.Sistema de lluvia

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El sensor de lluvia detectará agua y enviará una señal al display y al

móvil para que muestren si hay lluvia o no. En caso afirmativo, mostrará el

nivel de lluvia. Sensor de lluvia

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Este sensor se caracteriza por proporcionar una salida digital. Por ello es de gran calidad y muy fiable. Puede medir la humedad entre un 20% y un 95% aprox. y la temperatura entre los rangos de 0°C y 50°C. Data Sheet 6.Sistema de comunicaciones 

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Para controlar el móvil usaremos un app creado mediante App

Inventor. Mediante el móvil podremos encender o apagar todo el sistema mediante un botón y también podremos ver cosas como el nivel de luz, el nivel de agua, un termómetro o alarmas de incendio o robo. Esta información también aparecerá en un display que situaremos cerca de la casa. El móvil estará conectado con Arduino mediante un módulo bluetooth, que actuará como nexo entre la placa de Arduino y el dispositivo Android.

 

Módulo bluetooth HC06 Actúa como nexo entre Arduino y el dispositivo

móvil. El modelo HC06 solo funciona como maestro y no como esclavo, es decir, solo envía información. Una de las ampliaciones del proyecto es usar el modelo HC05, que sí permite recibir información.

Data sheet 

Display 16x2 El Display es un componente electrónico

encargado de mostrar información relacionada con el funcionamiento de un equipo electrónico. Existen diferentes tipos de estos dispositivos, como la matriz de leds, display fluorescente o el display de leds.

 El display tiene varias funciones en este proyecto,

tales como: ● Mostrar el nivel de luz ● Mostrar la temperatura ● Mostrar si está activada la alarma de incendios ● Mostrar si está soleado o lloviendo

 Data sheet

7.Panel solar

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Los paneles solares o también llamados placas solares

tienen la función de convertir la energía que nos proporciona el Sol en electricidad. Los paneles solares están formados por numerosas celdas solares, que son cristales de silicio o cristales de arseniuro de galio, que son materiales semiconductores. Solamente si estas celdas tienen carga positiva y negativa pueden generar electricidad, de lo contrario no generarían electricidad. 444f  El modelo que usaremos será de 5.5v y 1w, con medidas de 95x95mm

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Data sheet

8.Referencias

 

❖ Tipos de Protocolos de Red

❖ Eficiencia Energética

❖ Viviendas bioclimáticas

❖ Historia de la Domótica

❖ Proyectos Similares (Con control Bluetooth)

❖ Proyectos Similares (Con control remoto)

❖ Empresas Viviendas Bioclimáticas       

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