Domótica utilizando Arduino y Raspberry pi

Dragomir, Grabiel Iulian; Membrilla Alonso, Jose; Ratleh, Ahmed

IES Penyagolosa. Castellón de la Plana

Fecha de redacción

22 de mayo de 2015

RESUMEN

En esta práctica se intenta demostrar que con poco dinero se puede construir, programar yobtener datos sobre el estado de una casa automatizada mediante un programa gratuito comoArduino utilizando la placa de Arduino y Raspberry Pi

Utilizaremos Arduino, Raspberry Pi, varios componentes (Placas, sensores, actuadores y otrascosas como resistencias), cartón pluma para construir la maqueta de una casa, el modelo de lacual esta diseñado por nosotros, escritura en código desde el sistema Linux junto con elprograma Arduino que sirve para poder programar la placa microcontroladora. Desde la RaspberryPI, podemos controlar totalmente la casa y obtener información de los diferentes sensores yactuadores de la casa desde un dispositivo movil, gracias a la aplicación de OpenHAB. Estaaplicación esta instalada en la raspberry PI y se comunica a través del escudo Ethernet conarduino. Gracias a la conexión de la Raspberry PI y arduino con el router, podemos obtener todaesta información anteriormente mencionada en Internet. Hemos programado el código para cadauno de los sensores y actuadores por separado y finalmente hemos unido todos esos fragmentosde código en un único programa que controla todos los sensores y actuadores.

Palabras clave: Domótica, Arduino, OpenHAB, RaspberryPi, Sensores

ABSTRACT

This practice seeks to show that with little money anyone can build, program and getinformation about the status of an automated home using a free program like Arduino using theArduino board and a Raspberry Pi microcomputer.

We use Arduino, Raspberry Pi, various components (plates, sensors, actuators and other thingslike resistors), foam board to build a model of a house, the model of which is designed by us, writecode from the Linux system with the Arduino program that we use to program the microcontroller.Since we use the Raspberry PI, we can totally control the house and get information from differentsensors and actuators of the house from a mobile device, thanks to the application of OpenHAB.This application is installed on the PI raspberry and communicates via the Ethernet shield withArduino. By connecting the Raspberry PI and Arduino with the router, we can get all the aboveinformation on the Internet. We have learned the code for each of the sensors and actuatorsseparately and have finally joined all those snippets into a single program that controls all sensorsand actuators.

Key words:

Home automation, Arduino, OpenHAB, RaspberryPi, Sensors

Índice de contenido

1. OBJETIVOS.......................................................................................................................1

2. MATERIALES....................................................................................................................2

2.1. Placas.............................................................................................................................2

2.2. Sensores........................................................................................................................2

2.3. Actuadores.....................................................................................................................6

2.4. Otros...............................................................................................................................7

3. PROCEDIMIENTO.............................................................................................................8

3.1. Montaje de la maqueta.................................................................................................8

3.2. Montaje del circuito......................................................................................................9

3.3. Programación del código...........................................................................................10

3.4. Raspbian......................................................................................................................11

3.4. OpenHAB.....................................................................................................................12

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN........................................................................................17

4.1 Ventajas.........................................................................................................................17

5. CONCLUSIONES............................................................................................................18

6. REFERENCIAS...............................................................................................................19

WEBGRAFÍA.......................................................................................................................19

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1. OBJETIVOS

Al realizar este proyecto, hemos fijado los siguientes objetivos:

• El objetivo principal de este proyecto es construir una casa totalmente

automatizada utilizando sensores, actuadores y las placas de arduino yraspberry pi. Todo esto unido formará un sistema totalmente coordinado, el cualfuncionara desde la acción de un individuo a través de una página web.

• Demostrar que se puede construir un sistema de domótica con un presupuesto

muy reducido gracias a la sencillez de los diferentes componentes.

• Practicar la programación con arduino y el montaje de un circuito electrico.

• Dar nuevas ideas para futuras construcciones, ya que la estructura de esta

maqueta puede dar diferentes ideas o inspiraciones.

• Documentar bien el proyecto de forma que se pueda utilizar el trabajo realizado

en algún curso de la asignatura de Informática y/o Tecnología.

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2. MATERIALES

2.1. Placas

Arduino MEGA

• Microcontrolador

ATmega2560

• Voltaje 5V

• Voltaje entrada

(recomendado) 7-12V

• Voltaje máximo 6-20V

• Entradas/salidas

digitales 54

• Entradas analogicas 16

• Corriente continua

por salida/entrada 40 mA

• Corriente continua

por la entrada 3.3V 50 mA

• Memoria flash 256 KB

• SRAM 8 KB

• EEPROM 4 KB

• Velocidad de reloj 16 MHzImagen de la placa Arduino MEGA

Escudo Arduino Ethernet

Esta tarjeta permite que una placa Arduino se conecte a Internet. Se basa en el chipEthernet Wiznet W5100 que proporciona una red ( IP )con capacidad de TCP y UDP .Permite hasta cuatro conexiones de socket simultáneas. Debemos utilizar la bibliotecade Ethernet para escribir programas que se conectan a Internet a través de unconector RJ45.

La última revisión añade una ranura para tarjetas micro-SD, que puede ser usadapara almacenar archivos. Es compatible con el Arduino Uno y Mega (utilizando lalibrería Ethernet ).

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Imagen del escudo Ethernet para Arduino

Raspberry Pi B+

SoC Broadcom BCM2835

• CPU ARM 1176JZF-S a 700MHz

• Juegos de instrucciones RISC de 32 bits

• GPU Broadcom VideoCore IV, OpenGL ES

2.0, MPEG-2 y VC-1 1080p30 H.264/MPEG-4 AVC

• SDRAM 512 MiB

• Puertos USB 2.0 4

• Entradas de vídeo Conector MIPI CSI

• Salidas de vídeo Conector RCA, HDMI, Interfaz DSI para

panel LCD

• Salidas de audio Conector de 3.5 mm, HDMI

• Almacenamiento integrado Micro SD

• Conectividad de red 10/100 Ethernet via hub USB

• Periféricos de bajo nivel 8 x GPIO, SPI, I2C, UART

• Reloj en tiempo real Ninguno

• Consumo energético 600 mA

• Fuente de alimentación 5V vía Micro USB o GPIO header

• Dimensiones 85.60mm x 53.98mm

• Sistemas operativos soportados GNU/Linux: Debian, Fedora, Arch

Linux, Slackware Linux.

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Imagen del microordenador Raspberry Pi

Placa board

Está hecho de dos materiales, un aislante, generalmente un plástico, y unconductor que conecta los diversos orificios entre sí. Uno de sus usos principales es lacreación y comprobación de prototipos de circuitos electrónicos antes de llegar a laimpresión mecánica del circuito en sistemas de producción comercial.

Imagen de una placa board Esquema de interconexión de los conductores

2.2. Sensores

Sensor de ultrasonidos

Sensor que detecta a la distancia a la que se encuentra un objeto grácias a queenvía una señal de ultrasonidos y según el tiempo que tarde en volver el sensordetecta la distancia a la que se encuentra un objeto con un máximo de 50 cm.

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Sensor de ultrasonidos

Sensor de CO2 MQ-7

Este pequeño sensor puede medir la concentración del CO en el aire, puededetectar concentraciones de CO de 20 a 2000 ppm.

Tiene una alta sensibilidad y de respuesta rápida. Proporciona una salida analógicapara que la analices con el arduino de tu preferencia, el circuito es simple, solonecesitas una resistencia y la alimentación.

Sensor de CO2

Sensor de Gas MQ-5

Este es un sensor muy sencillo de usar, ideal para medir concentraciones de LPGen el aire. El MQ-7 puede detectar concentraciones desde 10 hasta 10000 ppm.

Este sensor tiene una alta sensibilidad y con un tiempo de respuesta rápido. Lasalida es analógica. Lo que necesitas para montarlo es alimentarlo con 5V, añadir unaresistencia y conectar la salida a una entrada ADC de un microcontrolador.

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Sensor de gas

LDR

Resistencia que regula su valor dependiendo de la cantidad de luz que hayaen el ambiente.

Imagen de una LDR

PIR

Un sensor PIR es un sensor capaz de detectar movimiento dentro de su rango deacción. La denominación PIR viene de “Passive Infrared”, de “Pyrolectric” o de “IRmotion”.

El componente principal es un sensor piroeléctrico que detecta niveles de radiacióninfraroja. Cualquier cosa emite pequeños niveles de radiación y cuanto más caliente esalgo, más radiación emite.

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