TesisJoseAlejandroLunaMatosFIEE UNI

7/25/2019 TesisJoseAlejandroLunaMatosFIEE UNI

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA

DISEO DE UN SISTEMA DOMTICO PARA VIVIENDA

INFORME DE SUFICIENCIA

PARA OPTAR EL TTULO PROFESIONAL DE:

INGENIERO ELECTRNICO

PRESENTADO POR:JOS ALEJANDRO LUNA MATOS

PROMOCIN

2006- I

LIMA PER

2015


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DEDICATORIA:Dedico este informe a mi

familia y a todo aquel que meapoy para poder llegar a estameta.


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DISEO DE UN SISTEMA DOMTICO PARA VIVIENDA


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SUMARIO

En el presente informe se describe la elaboracin de un prototipo de sistema domtico

orientado a viviendas, que consta de hardware y software, haciendo uso de la plataforma de

desarrollo de hardware libre Arduino, del software de programacin grfica LabView, del

software Data Dashboard para Ipad recopilando los datos en una base de datos relacional

Oracle Express, datos que realimentaran al sistema.

El aporte de este informe se muestra esencialmente en el captulo III donde est el anlisis

de diversas alternativas de solucin en cada uno de los niveles, que fueron determinantes

para el autor para escoger la solucin planteada, que consiste en un sistema que en

hardware est basada en la plataforma de hardware libre Arduino, los sensores y

actuadores que pueden conectarse a esta, las rutinas que permiten la comunicacin serial de

la placa con los dispositivos y con la computadora personal, la aplicacin en LabVIEWy la

aplicacin en Data Dashboard. Se explica en este informe las rutinas utilizadas y

mostrando las interfaces obtenidas para el sistema domtico desarrollado.

El costo de lo implementado es presentado en el captulo 4 junto a los anlisis de las

variables, anlisis terico y anlisis descriptivo.

El propsito de este proyecto es formar una base para un negocio en la implementacin de

viviendas inteligentes y/o negocios con esta tecnologa.


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NDICE

SUMARIO. V

INTRODUCCIN. 1

CAPTULO I

ANLISIS Y DESCRIPCIN DEL PROBLEMA....2

1.1 Descripcin del Problema. 2

1.2 Objetivos del Trabajo 2

1.3 Evaluacin del Problema. 2

1.3.1 Temperatura.............. 2

1.3.2 Humedad del aire y de suelos... 2

1.3.3 Luminosidad. 2

1.3.4 Seguridad.. 3

1.3.5 Control de utensilios para el confort..... 3

1.4 Limitaciones del Trabajo. 4

1.5 Sntesis del Trabajo.. 4

CAPTULO II

ESTUDIO DE TECNOLOGAS PARA LA IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMA

DOMTICO.......... 5

2.1 Antecedentes del Problemas. ... 5

2.2 Bases tericas 5

2.2.1 Caractersticas bsicas del Arduino. 5

2.2.2 Arduino Mega 2560 R3... 6

2.2.3 Dispositivos acoplables a Arduino... 9

2.2.4 Sensores.... 10

2.2.5 Actuadores.... 16

2.2.6 Interfaces... 17

2.2.7 Comunicadores...... 18

2.2.8 Plataforma de desarrollo, lenguaje Arduino. 23

2.2.9 LabVIEW.. 27


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2.2.10 Data Dashboard para LabVIEW... 29

2.2.11 Base de Datos Oracle Express Edition.. 34

2.3 Definicin de Trminos 34

CAPTULO III

DISEO DEL SISTEMA DOMTICO, IMPLEMENTACIN DE PROTOTIPO 373.1 Alternativas de solucin 37

3.1.1 A nivel de hardware.. 37

3.1.2 A nivel de programacin de Arduino 37

3.1.3 A nivel de la aplicacin de escritorio.... 37

3.1.4 A nivel de la aplicacin de dispositivo mvil... 38

3.2 Solucin al problema. 40

CAPTULO IV

ANLISIS Y PRESENTACIN DE RESULTADOS.. 584.1 Anlisis descriptivo... 58

4.2 Anlisis terico de los datos y resultados obtenidos en relacin con las bases

tericas de la investigacin....... 58

4.3 Anlisis de las variables y resumen de apreciaciones relevantes.. 58

4.4 Presupuestos y tiempo de ejecucin.. 59

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.. 60

ANEXO A

CDIGO DEL PROGRAMA LABVIEW_VISA_ORACLE.INO.. 61

ANEXO B

IMPRESIN DEL PANEL DE CONTROL DEL PROYECTO..73

BIBLIOGRAFIA... 78


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NDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Imagen Frontal de la Placa Arduino Mega 6

Figura 2.2 Imagen Posterior de la Placa Arduino Mega 6

Figura 2.3 Carpetas de Bibliotecas de Arduino 10

Figura 2.4 Sensor de Gas y diagrama 11

Figura 2.5 Mdulo PIR Sensor de Movimiento 12

Figura 2.6 Sensor Foto electrnico 12

Figura 2.7 Sensores DHT11 y DHT22 13

Figura 2.8 Mdulo Sensor de Humedad de Suelo 13

Figura 2.9 Mdulo Sensor de Lluvia YL-83 14

Figura 2.10 Mdulo de medicin de corriente ACS712 15

Figura 2.11 Mdulo sensor de distancia HC-SR04 15

Figura 2.12 Termistor Anlogo NTC 103 16

Figura 2.13 Mdulos Relevadores 16

Figura 2.14 Mdulo LED 17

Figura 2.15 Mdulo Timbre 17

Figura 2.16 Mdulo teclado 18

Figura 2.17 Mdulo Pantalla LCD 18

Figura 2.18 Mdulo Ethernet W5100 19

Figura 2.19 Mdulo WiFi 20

Figura 2.20 Mdulo WiFi vista frontal y posterior 20

Figura 2.21 Shield XBee Pro y Mdulo XBee Pro 21

Figura 2.22 Mdulo Bluetooth HC-06 21

Figura 2.23 Mdulo Infrarojo 22

Figura 2.24 Mdulo RS 485 Comunicacin Serial 23

Figura 2.25 Entorno de desarrollo Arduino 24

Figura 2.26 Opciones del Men Herramientas 25

Figura 2.27 Opciones de Sub Men Puerto 26

Figura 2.28 Botones Comunes 26


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Figura 2.29 rea de Edicin 27

Figura 2.30 rea de Mensajes 27

Figura 2.31 Consola de Texto 27

Figura 2.32 Panel frontal ejemplo 29

Figura 2.33 Diagrama de bloques ejemplo 29Figura 2.34 Data Dashboard para LabVIEW 30

Figura 2.35 Men indicadores Data DashBoard 30

Figura 2.36 Paleta de Indicadores 31

Figura 2.37 Seleccionando la variable a conectar 31

Figura 2.38 Seleccionando el Servidor 32

Figura 2.39 Seleccionando la Variable Compartida 32

Figura 2.40 Men de Propiedades de Indicador 33

Figura 2.41 Ejemplo de Panel de Control (Dashboard) finalizado sin ejecutar 33Figura 2.42 Dashboard en ejecucin 33

Figura 3.1 Pantalla de Desarrollo MIT APP Inventor 2 38

Figura 3.2 Diagrama de Bloques MIT APP Inventor 2 39

Figura 3.3 Software Creado e Instalado en Smartphone 39

Figura 3.4 Diagrama de Bloques de Sensores (Opcin 0 : Temperatura) 45

Figura 3.5 Objetos Visuales Parte 1 Sensores 48

Figura 3.6 Objetos Visuales Parte 2 Luces y Electrodomsticos 49

Figura 3.7 Diagrama de Bloques de Luces 50

Figura 3.8 Diagrama de Bloques de Persianas 52

Figura 3.9 Diagrama de bloques de Electrodomsticos 53

Figura 3.10 Diagrama de bloques de un Electrodomstico 53

Figura 3.11 Diagrama de bloques de luces RGB inicial 54

Figura 3.12 Control de colores y paleta de colores 54

Figura 3.13 Diagrama de bloques de control automtico RGB parte 1 55

Figura 3.14 Diagrama de bloques RGB automtico parte 2 55

Figura 3.15 Diagrama de bloques generacin de archivo salida.txt 56

Figura 3.16 Dashboard Final 57


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PRLOGO

Las personas comnmente suelen pasar por alguna de las siguientes situaciones: se olvidan

de apagar las luces al dormir, salen sin estar seguros de haber apagado la hornilla de la

cocina a gas, la plancha de cabello o de ropa, salen de viaje y no tienen a una persona que

cuide el jardn, llegan a casa y encuentran una inundacin porque alguien olvido cerrar la

llave del bao, salen de viaje y tienen que dejar las luces prendidas para dar la apariencia

de que hay alguien en casa a fin evitar que ladrones identifiquen la casa como vaca , o

tienen un familiar que este con alguna dificultad de no poder alcanzar los interruptores.

La vivienda se ha convertido en una extensin de nosotros mismos quienes ya estamos

habituados al uso de tecnologa y de los mandos a distancia, antes debamos acercarnos a

activar el televisor o cambiar de canal, ahora para algunos nios eso debe parecerles raro.

El poder tener el control de nuestra vivienda en la palma de la mano ya es algo posible y

existen soluciones que pueden adquirirse en el mercado, pero muchas de estas soluciones

escapan al presupuesto de la mayora, este trabajo propone una solucin ms econmica.

Para el desarrollo del presente trabajo se ha implementado un prototipo en hardware y

software, el cual permite en forma prctica experimentar el control inteligente de una

vivienda.

Un agradecimiento muy especial a mi asesor Mauricio Glvez Legua quien me orient y

alent en el aprendizaje del manejo de microcontroladores, brindndome la oportunidad de

colocar en un solo proyecto conocimientos que aprend durante el programa de titulacin y

conocimientos adquiridos previamente.

.


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1

INTRODUCCIN

Durante el programa de titulacin profesional por actualizacin de conocimientos, se

programaron cuatro asignaturas, dos de las cuales marcaron de gran manera en la eleccin

del tema:

Asignatura 1: Aplicaciones Industriales Basadas en Microcontroladores

Asignatura 2: Aplicaciones de Automatizacin usandoLabVIEW.

El tema cuyo ttulo es Diseo De Sistema Domtico Para Vivienda incluso podra

abarcar temas de la asignatura Inteligencia Artificial aplicada a Sistemas de Control,pero se recurre a los conocimientos del autor en el campo de Administracin de Base de

Datos a fin de explotar los datos obtenidos del sistema. En la primera asignatura se

desarrollaron aplicaciones con microcontroladores, con lenguaje ensamblador, lenguaje C

y tambin se vio la plataforma de desarrollo Arduino, es precisamente Arduino, la

plataforma de hardware que se usar para el planteamiento de la solucin. En la segunda

asignatura se present la herramienta de programacin LabVIEW que servir para

establecer la Interfaz Hombre Mquina conocida como HMI por sus siglas en ingls, con

esta herramienta se realizan sistemas de supervisin, control y adquisicin de datos ms

conocido por su acrnimo en ingls SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition).

Las limitaciones con las que el prototipo se encuentra al momento de elaboracin del

informe estn relacionadas con la trasmisin de datos desde los sensores hacia la placa

Arduino en cuanto a la distancia, pero esto es solo una motivacin para poder profundizar

en este tema a futuro.


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CAPTULO I

ANLISIS Y DESCRIPCIN DEL PROBLEMA

1.1

Descripcin del problema

La necesidad de tener control de la vivienda de manera centralizada, remota e inteligente.

1.2 Objetivos del trabajo

El objetivo de este trabajo es disear, simular y elaborar un prototipo de un sistema

domtico orientado a viviendas, haciendo uso de la tecnologa Arduino.

1.3

Evaluacin del problemaLas variables a controlar en una vivienda de manera automtica son las descritas en los

siguientes apartados.

1.3.1 Temperatura

La temperatura de la vivienda debe ser estable en algunos puntos, se debe identificar los

sensores a usar y el actuador que elevar o descender la temperatura en caso ser necesario.

1.3.2 Humedad del aire y de suelos

La humedad del aire y de suelos debe ser limitada entre valores mximos y mnimos, se

debe identificar los sensores a usar y el actuador que elevar o descender la humedad encaso ser necesario. La humedad en exceso puede causar problemas de salud, as como la

proliferacin de hongos en las ropas, en cambio en los jardines o maceteros un control de

humedad de suelos podra evitar que se sequen las plantas, que se malogren por exceso de

agua o que se rieguen innecesariamente, controlar esta humedad podra significar un

ahorro en el consumo de agua.

1.3.3 Luminosidad

Ya sea luz natural o artificial, la luz permite a las personas desarrollar actividades como

poder desplazarnos dentro de las diversas habitaciones de la vivienda, la luz ayuda a iniciarel da, pero en exceso podra causar malestar, horas sin descanso adecuado, gastos de

energa innecesarios, tambin puede ser de ayuda para evitar dar la impresin de que la

casa est sola.

1.3.4 Seguridad

La seguridad de una vivienda puede controlarse usando detectores de presencia, los cuales


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permiten detectar si una persona est en el interior o alrededor de la vivienda, pudiendo

activar una cmara de video, alguna alarma sonora, luminosa, enviando un correo

electrnico o comunicacin para una revisin posterior.

Los simuladores de presencia hacen creer a las personas en el exterior de la vivienda que la

misma no se encuentra vaca basado en la actividad de estos simuladores los cuales puedenprogramarse en horarios que varen a fin de no ser detectables desde el exterior por

comportamientos repetidos.

Los detectores de humo y de calor sirven para poder detectar los incendios de manera

rpida y alertar y/o activar aspersores, alarmas sonoras.

Los detectores de gas ubicados en la cocina permiten detectar fugas de gas propano y

evitar incendios.

Los detectores de inundacin ubicados en los baos o donde existan lavaderos alertan

sobre aniegos en el interior de la vivienda.Los medidores de concentracin de monxido de carbono ubicados en los

estacionamientos evitaran la asfixia de alguna persona en este recinto.

El acceso a cmaras IP, cuyas imgenes pueden ser vistas desde la red ante cualquier

alerta dada por un sensor brindar la informacin sobre los interiores o exteriores de la

vivienda

1.3.5 Control de utensilios para el confort

Existe una serie de aparatos o utensilios de encendido mecnico elctrico como son:

-

Olla arrocera con enchufe ms una llave mecnica

- Hervidores de agua con enchufe y algunas con llave mecnica.

- Cafeteras con enchufe y botn de encendido mecnico.

- Tostadoras con enchufe y palanca de encendido mecnico.

- Gofrera o Waflera con enchufe y botn de encendido mecnico

- Licuadoras con enchufe y perilla de eleccin de velocidad.

- Dispositivos de sonido, radios con enchufe y encendido en perilla.

- Ventilador con enchufe y botn o perilla de seleccin de intensidad.

- Calefactores con enchufe y botn de seleccin de intensidad.

Estos dispositivos no son dependientes de un panel de control electrnico de tipo tctil o

que solo funcionan cuando son activados manualmente adicionalmente a la alimentacin

de con un enchufe, como si puede serlo el horno a microondas, las lavadoras y los

televisores.

En el primer grupo puede controlarse parcialmente mediante un relevador y un dispositivo


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de control como un microcontrolador, el segundo grupo ya posee un microcontrolador de

tecnologa usualmente cerrada, que no permite el control desde otro dispositivo

electrnico.

1.4

Limitaciones del trabajo

El trabajo se restringe a un prototipo, utilizado en un rea fsica pequea, como para serusado en una maqueta, pudiendo al tiempo de la presentacin ampliarse el rango de

distancia mediante uso de comunicacin serial usando MAX485, el prototipo no

profundiza en el tema de seguridad pues existen diversos productos en el mercado que

trabajan independientemente a sistemas domticos.

1.5

Sntesis del trabajo

En este trabajo se ha realizado una investigacin de la plataforma Arduino yLabVIEWcon

el fin de implementar un prototipo de sistema domtico para una vivienda, accesible en

costos a fin de que esta investigacin sirva de punto de partida para incursionar en elnegocio de implementacin de viviendas inteligentes.


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CAPTULO II

ESTUDIO DE TECNOLOGAS PARA LA IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMADOMTICO

2.1 Antecedentes del problema

Domtica es una traduccin directa de la palabra domotique, trmino acuado por el

periodista francs Bruno de Latouren 1984 para referirse a una vivienda inteligente. Se

entiende por domtica a un sistema capaz de automatizar una vivienda (domusen latn =

casa) u otro recinto aportando servicios de gestin energtica, seguridad bienestar y

comunicacin que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de

comunicacin, cableadas o inalmbricas. Se podra definir como la integracin de la

tecnologa en el diseo inteligente de un recinto. [1][2]

En este momento ya existen en el Per empresas que estn brindando servicios de

instalacin de viviendas inteligentes, con productos elaborados en pases con mayor

desarrollo tecnolgico, lo que agrega costos para su implementacin y aleja del comn de

personas el poder acceder a una vivienda inteligente y los beneficios que sta conlleva, sin

embargo, el desarrollo de software y hardware libre as como el descenso del precio de las

microcomputadoras permite visualizar y plantear una solucin econmica para hacer

accesible esta tecnologa a ms personas a un menor costo, abriendo paso a posibles

nuevas empresas que se dediquen a cubrir esta necesidad.

2.2 Marco Terico

La plataforma de hardwarelibre Arduino fue creada en 2005, basada en una placa con un

microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseada para facilitar el uso de la electrnica

en proyectos multidisciplinares.

2.2.1 Caractersticas bsicas del ArduinoEn estos prrafos se describirn los principales componentes de una placa Arduino y el

entorno en el que se elabora el cdigo, es decir la parte hardware y software que actan

sobre Arduino.

La plataforma de hardware libre Arduino, es libre tanto su diseo como su distribucin

puede utilizarse para el desarrollo de cualquier proyecto sin haber adquirido licencia


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alguna. Existen diversos tipos de placas oficiales creadas por la comunidad Arduino y las

no oficiales creadas por terceros con similares caractersticas. En la placa Arduino es

donde se conectan los sensores, actuadores y otros elementos necesarios para comunicar el

usuario con el sistema.

En el proyecto se han utilizado las placas ArduinoUnoR3 en un principio y para pruebasindividuales de nuevos componentes y para la implementacin final la placa ArduinoMega

2560 R3 que se describe a continuacin.

2.2.2 Arduino Mega 2560 R3

En la figura 2.1 se muestra la imagen en la cual se incluyen los elementos ms importantes

que componen la placa Arduino Mega R3 que son descritos de arriba a abajo y de

izquierda a derecha [3]:

Figura 2.1 Imagen Frontal de la Placa Arduino Mega.

Figura 2.2 Imagen Posterior de la Placa Arduino Mega


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Referencia para pines analgicos (AREF)

Este terminal sirve para indicar la tensin de referencia para entradas analgicas. Se utiliza

con la funcin analogReference().

Pines de tierra (GND)

El terminal tiene como funcin ser masa del circuito para los otros pines, es decir es latensin de referencia de 0V.

Pines digitales de entrada y salida

En estos terminales o pines se conectan las patillas de datos de sensores y actuadores.

Desde ellos se puede leer la informacin del sensor o activar el actuador. En la placa se

encuentran 54 pines digitales que pueden utilizarse como entrada o salida con las funciones

pinMode(), digitalWrite(), y digitalRead() operan a 5 voltios. Cada pin proporciona o

recibe como mximo 40mA y disponen de una resistencia pull-up (desconectada por

defecto) de 20-50 k ciertos pines son reservados para determinados usos: Comunicacin Serial:

o0(RX0) y 1(TX0).

o19(RX1) y 18(TX1).

o17(RX2) y 16(TX2).

o15(RX3) y 14(TX3).

Los pines listados son utilizados para recibir (RX) y trasmitir (TX) datos serie, estn

directamente conectados a los pines serie del microcontrolador, utilizando estos pines se

podr conectar con otras placas.

Interrupciones externas:

o

2 interrupcin 0

o 3 interrupcin 1

o 21 interrupcin 2

o 20 interrupcin 3

o

19 interrupcin 4

o 18 interrupcin 5

Estos pines pueden ser configurados para activar interrupciones.

PWM: 2 al 13 y del 44 al 46. Proporcionan una salida de 8 bits en modo PWM.

SPI:

o 50 MISO

o 51 MOSI

o 52 SCK


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o 53 SS

Estos pines soportan la biblioteca de comunicacin de dispositivos SPI.

LED: 13. Este pin est conectado con un led de la placa. Cuando se le asigne un valor

HIGHse encender, en cambio s se le deja enLOWestar apagado.

TWI:o

20 SDA

o 21 SCL

La placa Arduino soporta comunicacin TWI usando la biblioteca wire.

Pines de energa

IOREF

Este pin en la placa Arduino provee de voltaje de referencia con el cual el

microcontrolador opera. Un shieldconfigurado correctamente puede leer el voltaje de pin

IOREF y selecciona la fuente de poder apropiada o habilita el traductor de voltaje en lasalida para trabajos con 5 V o con 3.3 V.

Pulsador reset y terminal reset

Al utilizar este pulsador se puede reiniciar la ejecucin del cdigo del microcontrolador. Se

puede imitar el funcionamiento del pulsador Reset suministrando un valor LOW(0V) al

terminalResetpara reiniciar el microcontrolador.

Pin de 3.3V

El propsito de este pin es suministrar 3.3V a los dispositivos que lo necesiten con una

corriente mxima de 50mA. Es generada gracias al chip FTDI integrado en la placa.

Pin de 5V

El pin proporciona una tensin de 5v del regulador de la placa. El regulador es necesario

puesto que la placa Arduino puede ser alimentada con distintos voltajes.

Pin de Vin

El pin Vin puede ser utilizado para recibir el voltaje de entrada a la placa cuando se usa

una fuente de alimentacin externa tomando el valor que est siendo suministrado, no

teniendo en cuenta la conexin USB.

Pines analgicos

La placa Arduino Mega 2560 contiene 16 pines de entrada analgicos. Los elementos que

se conecten aqu suelen tener mayor precisin que los digitales pero su uso requiere de una

lgica levemente mayor.

Conector USB

En la placa Arduino Mega utiliza el tipo B hembra con lo cual se necesitar un cable tipo B


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macho tipo A macho, aunque se pueden utilizar otros este es el ms extendido que deber

conectarse a un conector tipo A hembra (por ejemplo a un ordenador o al cargador de un

mvil). La placa se puede alimentar con la tensin de 5V que le proporciona el conector.

ICSP (In Circuit Serial Programming)

Es un conector utilizado en los dispositivos PIC para programarlos sin necesidad de tenerque retirar el chip del circuito del que forma parte.

Microcontrolador ATmega2560

El microcontrolador es el elemento ms importante de la placa, es donde se instala y

ejecuta el cdigo que se haya diseado, ha sido creado por la compaa Atmel, tiene un

voltaje operativo de 4.5V a 5.5V, contiene 86 pines digitales de entrada y salida, este

microcontrolador dispone de 256 KB de memoria flash (de los cuales 8 KB son utilizados

por el bootloader). 8 KB de SRAM, en la memoria flash se instala el programa a ejecutar.

El bootloader[4] es el encargado de preparar el microcontrolador para que pueda ejecutarel programa, tambin tiene una memoria EEPROM de 4KB que puede ser leda o escrita

con la biblioteca EEPROM.

En la parte de procesamiento dispone de un reloj de 16Mhz.

Pin de fuente de alimentacin externa

La placa Arduino tambin puede ser alimentada mediante corriente continua suministrada

por el conector jack de 3.5mm que podr recibir entre 7 y 12V, en el proyecto se usar una

fuente de 12 V de 3.2 Amp.

2.2.3 Dispositivos acoplables a Arduino

Para conseguir las caractersticas de un sistema domtico es necesario que adems la placa

del microcontrolador que controle el sistema se tenga a disposicin sensores que puedan

recoger datos sobre la situacin de la vivienda. Dependiendo de estos datos el sistema

domtico debe ser capaz de comunicarse con los actuadores para mejorar la situacin de la

misma. Tambin deben existir elementos con los que el usuario pueda comunicarse con el

sistema y pueda hacer los cambios oportunos manualmente.

Los dispositivos se conectan mediante cables a la placa Arduino, algunos de ellos disponen

de bibliotecas que se debern adjuntar al programa para poder usar las utilidades que

contengan. Para ello se aade la carpeta de la biblioteca en la carpeta libraries del

entorno de desarrollo de Arduino,

Al principio del cdigo del sketch se incluye la biblioteca con la lnea:

#include

Los mtodos de sensores y actuadores digitales, al ser utilizados, se debe tener en cuenta


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que solo se tienen dos posibles valores, HIGH representa el nivel alto y LOW el nivel bajo,

en la figura 2.3 se puede observar la ubicacin de las carpetas de bibliotecas.

Figura 2.3 Carpetas de Bibliotecas de Arduino`

En el caso de los analgicos su uso es levemente ms complejo pero tambin ms

configurable ya que tiene que leerse/escribirse un voltaje de 0 a 5 voltios que se representa

en 10 bits (lectura) o en 8 bits (escritura), es decir la tensin puede tener 1024 (lectura) o

256 (escritura) valores distintos.

2.2.4 Sensores

Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes fsicas o qumicas, llamadas

variables de instrumentacin, y transformarlas en variables elctricas. Las variables de

instrumentacin pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumnica, distancia,

aceleracin, inclinacin, desplazamiento, presin, fuerza, torsin, humedad, movimiento,

pH, etc. Una magnitud elctrica puede ser una resistencia elctrica (como en un detector de

temperatura resistivo), una capacidad elctrica (como en un sensor de humedad), una

corriente elctrica (como en un fototransistor), una tensin elctrica (como en un

termopar), etc.

Los sensores siempre que estn activados estarn tomando continuamente la situacin


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actual de una habitacin y es el servidor o la placa Arduino quien leer esta informacin y

decidir cmo actuar. Pueden ser digitales o analgicos.

Los sensores digitales tienen que ser inicializados como pin de salida con el mtodo

pinMode(numeroDePin, OUTPUT). Para poder obtener una lectura de los datos se usa el

mtodo digitalRead (numeroDePin). Los sensores analgicos no requieren esta fase deinicio y para leer lo se har con analogRead(numeroDePin). Es recomendable asignar a una

variable la lectura recibida por los mtodos para evitar tener que llamar a la misma funcin

en caso de necesitarse de nuevo.

Los sensores utilizados para la seguridad de la vivienda deberan indicar el evento

mediante un actuador (por ejemplo un timbre o LED) o algn elemento de comunicacin

(como un correo electrnico o un mensaje de texto al mvil). Tambin podra almacenarse

el suceso en un fichero del servidor o en alguna base de datos relacional en alguna tabla.

A continuacin se describen algunos sensores a tener en cuenta en un sistema domtico.a)Sensor de gas

El detector de gas hace que la vivienda gane en seguridad si cuando detecta un nivel alto

de gas (lectura HIGH) el sistema avisa a la persona. Sera importante que el sistema

pudiera desconectar la mayor parte de red elctrica posible de la vivienda. En la figura 2.4

se observa el mdulo as como el diagrama correspondiente al mismo.[5]

Figura 2.4 Sensor de Gas y diagrama.

b)

Mdulo PIR

Otro elemento que interviene en la seguridad cuando no hay nadie en casa es un detector

de movimiento, en caso de detectar suficiente movimiento se leer un nivel alto, tambin


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se puede utilizar para el confort del ser humano, en caso de detectar movimiento en la

habitacin encender por ejemplo las luces o la calefaccin dependiendo tambin de la

lectura responsable de los dos casos. El nombre PIR se debe a Infrarrojo Piroelctrico.

Figura 2.5 Mdulo PIR Sensor de Movimiento

c)Sensor de luminosidad

Este dispositivo es capaz de detectar el nivel de intensidad de luz que hay en la habitacin

de forma analgica. El sistema leer el voltaje y en caso de detectar un nivel bajo de luz

podra encender las luces de la habitacin, esto sera mejor si est unido a un sensor de

movimiento. En el sistema desarrollado se elaborara con un LDR (Ligth Dependent

Resistor) como el mostrado en la figura 2.6.

Figura 2.6 Sensor Foto electrnico

d)Mdulo de humedad y temperatura

Algunos dispositivos son capaces de obtener varias mediciones en el mismo mdulo, los

mdulos de la figura 2.7 corresponden a un DHT11 y a un DHT22 capaces de representar

digitalmente la humedad ambiental medida en porcentaje adems de la temperatura en

grados centgrados, estos sensores tienen una precisin decimal y disponen de su propia


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biblioteca que contiene los mtodos para recoger sus mediciones.

Figura 2.7 Sensores DHT11 y DHT22

e)

Mdulo de humedad del suelo

A fin de poder controlar la humedad del suelo se utiliza el mdulo HL-69, mostrado en la

figura 2.8 que resulta ser un mdulo que utiliza la conductividad entre dos terminales para

determinar ciertos parmetros relacionados al agua, lquidos y humedad, consiste en dos

placas separadas entre s por una distancia determinada. Ambas placas estn recubiertas

de una capa de material conductor, si existe una conductividad en el suelo se creara un

puente entre una punta y otra, lo que es detectado por el circuito de control con un

amplificador operacional que es el encargado de transformar la conductividad registrada a

un valor analgico que podr ser ledo por el Arduino. Este circuito de control tambin es

el que se usa en el mdulo de deteccin de lluvia YL-83 mostrado en la figura 2.9 que no

se utilizar en este proyecto.

Figura 2.8 Mdulo Sensor de Humedad de Suelo


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14

Figura 2.9 Mdulo Sensor de Lluvia YL-83

f)

Mdulo sensor de corriente

El mdulo sensor de corriente ACS712 mostrado en la figura 2.10, es producido por

Allegro Microsystems tericamente basado en el efecto Hall, es decir usa el campo

magntico de la corriente a medir, entregando un voltaje lineal proporcional a la corriente

aplicada, este sensor proporciona soluciones econmicas y exactas para la deteccin de lacorriente alterna o corriente continua en los sistemas industriales, comerciales o de

comunicaciones fcil de integrar.

Las caractersticas principales del mdulo sensor de corriente son:

Ancho de banda mximo : 80 Khz

Resistencia : 1.2 M

Aislacin : 2.1 KVrms

Tensin de Alimentacin : 5 V

Corriente de alimentacin : 10 mA

Error : 1,2%

Rango de medicin [A]: (5, 5) y (20, 20)

Rango de la seal de salida : 0V-5 V

Transiente de corriente soportado : 100 A durante 100 milisegundos


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Figura 2.10 Mdulo de medicin de corriente ACS712

g)

Mdulo sensor de distanciaEl sensor de distancia ultrasnico HC-SR04 mostrado en la figura 2.11 permite medir

distancias desde los 3 centmetros hasta los 3 metros sin ningn contacto fsico, lo cual es

muy til en una variedad de aplicaciones desde robtica y sistemas de alarma hasta

aplicaciones industriales as como en proyectos electrnicos diversos.

Figura 2.11 Mdulo sensor de distancia HC-SR04


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h)

Sensor de temperatura

En caso de utilizar calefaccin o aire acondicionado el sensor de temperatura puede ayudar

a reducir el coste indicado en el recibo de la luz y mejorar la sensacin de bienestar de las

personas. Cuando se detecte cierto umbral de temperatura podra apagarse/encender o

modificar la potencia de la calefaccin.En la figura 2.12 se muestra el termistor analgicoNTC 103, es decir, un sensor resistivo de temperatura. Su funcionamiento se basa en la

variacin de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura.

Figura 2.12 Termistor Anlogo NTC 103

2.2.5 Actuadores

Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energa elctrica en la activacin de un

proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. Su funcin

en un sistema domtico es la de cambiar la situacin de la vivienda tras un evento

ocasionado al hacer por ejemplo una lectura de un sensor que debe ser tratada.

a)Mdulo relevador

Un relevador funciona como un interruptor controlado por un circuito elctrico en el que,

por medio de una bobina y un electroimn, se acciona un juego de uno o varios contactos

que permiten abrir o cerrar otros circuitos elctricos independientes. Este tipo de mdulos

permite activar actuadores como por ejemplo el de una persiana, la puerta del garaje, el de

una bombilla o el de algn electrodomstico.

Figura 2.13 Mdulos Relevadores


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2.2.6 Interfaces

Las interfaces son dispositivos cuyo principal objetivo es ofrecer comunicacin entre el

sistema y el ser humano. Consisten en elementos visuales y/o auditivos que avisan de

eventos o tctiles para poder causarlos. En los siguientes prrafos se nombran y describen

algunos de estas interfaces.a)Mdulo LED

La funcin de este dispositivo es avisar mediante un diodo emisor de luz la ocurrencia de

un evento que puede requerir su atencin. Pueden utilizarse de forma digital

(encendido/apagado) o de forma analgica si se quiere variar la intensidad de la luz, en la

figura 2.14 se muestra un mdulo led, el cual consiste de un LED y una resistencia segn

se puede apreciar.

Figura 2.14 Mdulo LED

b)

Mdulo timbre

En la figura 2.15 se aprecia un mdulo timbre el cual es capaz de producir sonidos, es un

mdulo til para avisar sobre un problema grave en la vivienda dado que la sensibilidad

auditiva es mayor que la visual.

Figura 2.15 Mdulo Timbre

c)Mdulo teclado

El mdulo teclado es til para poder comunicarse con el sistema y crear eventos, se puede

utilizar teclados o botones, por ejemplo la funcin de un botn presionado al salir de casa

podra ser apagar luces, la calefaccin y activar el sistema de seguridad, tambin puede ser

usado para configurar el valor deseado de una variable como la temperatura, humedad o


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iluminacin, en la figura 2.16 se muestra un teclado que es compatible con la placa

Arduino.

Figura 2.16 Mdulo teclado

d)

Mdulo visualizador

Con el mdulo visualizador se puede conocer la situacin de la vivienda y de la ocurrencia

de eventos que enve el sistema en forma de texto sobre una pantalla.

Figura 2.17 Mdulo Pantalla LCD

2.2.7 Comunicadores

Los comunicadores son los elementos que permiten la comunicacin entre distintas placas

Arduino y el servidor o incluso con electrodomsticos del hogar. El medio por el que

circula la informacin puede ser areo (modulacin de ondas electromagnticas) o por

cable teniendo sus ventajas e inconvenientes. Normalmente estos dispositivos tendrn a

disposicin bibliotecas con funciones ya implementadas que facilitar su manejo. Si el


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medio es el aire el sistema total es ms barato puesto que se evita tener que cablear las

habitaciones, adems de esto se consigue que sean estticamente mejor. En cambio las

transmisiones son menos seguras y puede haber problemas por el ruido ocasionado de

otros elementos que utilizan el aire como forma de comunicacin. Adems los obstculos

que haya entre emisor y receptor van a reducir la distancia de transmisin. En los sistemasque utilizan cables para enviar datos se deben tener en cuenta su coste de instalacin

adems de estudiar si nos gustara estticamente ese cableado en la habitacin, pero esto

puede suplirse sabiendo que las transmisiones son ms robustas y seguras.

a)

Mdulo Ethernet

Este mdulo es una placa ,mostrado en la figura 2.18 que se acopla encima de la placa

Arduino y permite establecer conexiones a internet mediante el estndar Ethernet que

utiliza el protocolo TCP/IP. Puede ser conectada a un routerutilizando un cable RJ45 y le

asignar una direccin IP. Con esta direccin se puede abrir conexiones entre el servidor yla placa o de placa a placa para enviar flujos de datos. Hay distintos chips y cada uno

utiliza sus propias bibliotecas. Es importante tener en cuenta que en el cdigo de la placa la

configuracin del mdulo Ethernet ha de ser correcta. Se le debe asignar la direccin IP

que le proporcione el router en caso de que utilice DHCP. Tambin hay que poner una

direccin MAC nica para que el router conozca los distintos dispositivos conectados.

Adems se puede abrir un puerto mediante el que escuchar peticiones. Esta configuracin

se ha de realizar en la funcinsetup(), es decir en la fase de inicio de la placa.

Figura 2.18 Mdulo Ethernet W5100

La funcin principal del mdulo Ethernet es leer peticiones en HTTP configurado al

puerto 80. Para tomar la peticin se usa la funcin serviceRequest() que devuelve una


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cadena con toda la parte del protocolo ya tratada, es decir, se obtiene slo la ruta del

objeto.

b)Mdulo Wi-Fi

Si se desea utilizar el protocolo TCP/IP pero se quiere evitar tener que cablear la

habitacin se puede utilizar este mdulo tambin acoplable a la placa Arduino. Aunqueutiliza otra biblioteca los mtodos son equivalentes al del mdulo Ethernet. La frecuencia

de la seal ronda los 2.4GHz. En la figura 2.19 se muestra un mdulo WiFi

Figura 2.19 Mdulo WiFi

En la figura 2.20 se muestra una vista frontal y posterior de esta placa tambin conocida

como Shield WiFi.

Figura 2.20 Mdulo WiFi vista frontal y posterior

c)Mdulo XBee

Este elemento se comunica de forma inalmbrica utilizandoZigBeeque es un conjunto de

protocolos de alto nivel de comunicacin inalmbrica para su utilizacin con radiodifusin


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digital de bajo consumo. Su objetivo son las aplicaciones que requieren comunicaciones

seguras con baja tasa de envo de datos y que necesiten un bajo consumo. Utiliza unas

frecuencias comprendidas entre 865MHz y 2.4GHz

Figura 2.21 Shield XBee Pro y Mdulo XBee Pro

d)

Mdulo Bluetooth

En el mdulo se utiliza el protocolo de comunicaciones Bluetooth que fue diseado

especialmente para dispositivos de bajo consumo que requieren corto alcance de emisin y

basados en transceptores de bajo costo. Opera mediante un enlace por radiofrecuencia en la

banda ISM de los 2,4 GHz. Su uso es adecuado cuando puede haber dos o ms dispositivos

en un rea reducida sin grandes necesidades de ancho de banda.

Figura 2.22 Mdulo Bluetooth HC-06

El protocoloBluetooth tiene la ventaja de simplificar el descubrimiento y configuracin de

los dispositivos, ya que stos pueden indicar a otros los servicios que ofrecen, lo que


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redunda en la accesibilidad de los mismos sin un control explcito de direcciones de red,

permisos y otros aspectos tpicos de redes tradicionales. El WiFiutiliza el mismo espectro

de frecuencia queBluetoothcon una potencia de salida mayor que lleva a conexiones ms

slidas.

e)

Mdulo infrarrojoLa utilizacin de los rayos infrarrojos son otra forma de comunicacin sin medio fsico,

este tipo de comunicacin consigue tener menos interferencias debido a la mayor

frecuencia del espectro electromagntico en la que trabaja. Normalmente no es un mtodo

de comunicacin entre placas Arduino sino que es utilizado para contactar con los

electrodomsticos del hogar.

Figura 2.23 Mdulo Infrarojo

f)

Puerto serie

Un puerto serie o puerto serial es una interfaz de comunicaciones de datos digitales,

frecuentemente utilizado por computadores y perifricos, donde la informacin es

transmitida bit a bit enviando un solo bit a la vez, en contraste con el puerto paralelo que

enva varios bits simultneamente, es otro mtodo de comunicacin cableada que se puede

usar para la comunicacin entre un PC y una placa, o entre placas. El puerto serie consiste

en un canal de recepcin y otro de transmisin haciendo que el punto de recepcin de un

dispositivo est conectado con el de transmisin del otro dispositivo. Todas las placas

Arduino disponen de al menos un puerto serie compuesto por los pines digitales 0(rx) y

1(tx). Al conectar un cable de USB de la placa al ordenador se estar aprovechando este

puerto serie en el que se debe configurar la velocidad de datos en bits por segundo

(baudios) para la transmisin de datos. Para iniciar el puerto serie y establecer los baudios

se utiliza la funcin begin(speed) de la biblioteca Serial. Se recomienda establecer el

puerto serie a 9600 baudios. Esta fase se hace en la funcin de configuracin de la placa


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setup(). La placa Arduino tiene un buffer 3de recepcin de datos de 128 bytes. Con la

funcin available() se puede conocer cuntos caracteres (bytes) hay disponibles en el

buffer. En caso de que haya datos en el buffer la funcin read() devolver el primer

carcter (byte) guardado en el puerto serie y lo retirar del buffer. En caso de que no haya

datos devolver un -1. Es posible crear nuevos puertos serie con la bibliotecaSoftwareSerial.hen la que se tiene que especificar los pines de recepcin y transmisin de

datos. La interface serial RS485 [7] estndar trasmite seales balanceadas diferenciales,

esto tiene una fuerte disponibilidad anti-interferencia en el modo comn, permitiendo a un

conductor trasmisor de par trenzado en un nmero de dispositivos conectados. La distancia

de comunicacin es de hasta 1200 metros, la velocidad es de hasta 20 Mbps, y que puede

ser utilizada en ambientes de alto ruido, tales como la automatizacin industrial.

Figura 2.24 Mdulo RS 485 Comunicacin Serial

2.2.8 Plataforma de desarrollo, lenguaje Arduino

La plataforma Arduino tiene un lenguaje propio que est basado wiring e implementado

en C/C++ y por ello soporta las funciones del estndar C y algunas de C++. Sin embargo,

es posible utilizar otros lenguajes de programacin y aplicaciones populares en Arduino

como Java, Processing, Python, Mathematica, Matlab, Perl, Visual Basic, etc. Esto es

posible debido a que Arduino se comunica mediante la transmisin de datos en formato

serie que es algo que la mayora de los lenguajes anteriormente citados soportan. Para los

que no soportan el formato serie de forma nativa, es posible utilizar software intermediario

que traduzca los mensajes enviados por ambas partes para permitir una comunicacin

fluida. Es bastante interesante tener la posibilidad de interactuar con Arduino mediante esta

gran variedad de sistemas y lenguajes, puesto que dependiendo de cuales sean las

necesidades del problema que se resolver se puede aprovechar la gran compatibilidad de

comunicacin que ofrece.


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El entorno de desarrollo de Arduino es sencillo e intuitivo adems puede descargarse

gratuitamente desde su pgina oficial para distintos sistemas operativos. Ha sido

implementado con Processing, un lenguaje similar a Java, su ltima versin es la 1.6.4

usada en este proyecto, est formado por una serie de mens, una barra de herramientas

con botones para las funciones comunes, un editor de texto donde se escribe el cdigo, unrea de mensajes y una consola de texto, en la figura 2.25 se puede apreciar una ventana en

la que se puede apreciar las distintas partes que lo forman, como el men, la seccin de

edicin de cdigo, el rea de mensajes, los botones comunes y los mensajes de texto.

Figura 2.25 Entorno de desarrollo Arduino

En los siguientes prrafos se describe la utilidad de cada rea del programa.

a)

Men

La opcin Herramientas del Men es desde donde se puede configurar el programa para

que pueda comunicarse con la placa Arduino.

Al pasar el ratn por la opcin Placa aparecer una lista con los tipos de placa Arduino

que el programa comprende. En el desarrollo del proyecto se seleccion la placa Arduino


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Mega 2560.

En la figura 2.26 se puede apreciar el despliegue del men Herramientas y el submen

Placa, donde se listan las diferentes placas Arduino compatibles con la versin utilizada del

software.

Figura 2.26 Opciones del Men Herramientas

En la opcin Puerto Serial se selecciona el que corresponda a la placa que se conectar

mediante USB. Si se utiliza Windows el puerto tendr un nombre del estilo COMx pero en

Linux es /dev/ttyUSBx donde x es un nmero. En versiones previas solo apareca el puerto

y se poda seguir el siguiente procedimiento en caso de que aparezcan varios puertos seriey no se sepa el de la placa se procede a desconectarla, se anota los puertos que aparecen, se

reconecta la placa y se vuelve a mirar la lista de puertos.

El nuevo puerto que haya aparecido es el de la placa, en la versin 1.6.4 aparece el nombre

del puerto y que tipo de placa est conectada tal como lo muestra la figura.2.27 en la que se

aprecia que el puerto seleccionado es el COM20 (Arduino Mega o Arduino Mega 2560).


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Figura 2.27 Opciones de Sub Men Puerto

b)

Botones comunes

Estos botones son accesos rpidos a ciertas acciones que tambin estn disponibles

mediante el men. Los botones son los siguientes:

Figura 2.28 Botones Comunes

Verificar: comprueba y compila el cdigo.

Cargar: adems de compilar el cdigo lo graba la placa.

Nuevo: crea un nuevo sketch.

Abrir: abre un sketch previamente guardado. Guardar: almacena en disco los cambios realizados en el sketch.

Monitor Serial: abre una nueva ventana desde la que se puede comunicarse

bidireccionalmente va serie con la placa, es decir, se puede leer la informacin que se

enva o proporcionarla.

c)

Editor de texto

El editor de texto es el rea de fondo blanco, en este rea se escribe la implementacin,

denominada por el programa sketch, para poder cargarla en la placa Arduino. El programa

tiene 3 partes. La primera consiste en la inclusin de bibliotecas y la declaracin deconstantes o variables globales que se podrn utilizar en cualquier funcin del programa.

La segunda es el mtodo setup() que es el encargado de inicializar los dispositivos

conectados a la placa y es ejecutado solo al iniciar el sistema. La tercera parte consiste en

el mtodo loop() que ejecutar su cdigo continuamente, es decir, en modo bucle. Aqu es

donde se escribir la lgica de la placa Arduino. Como el lenguaje de Arduino es muy


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similar a C es posible crear otros mtodos para separar bloques funcionales o

procedimientos y dejar ordenado el programa, en la figura 2.29 se muestra un rea de

edicin con parte del cdigo fuente utilizado en el presente trabajo.

Figura 2.29 rea de Edicin

d)rea de mensajes

El rea de mensajes es de color verde, muestra la situacin del programa al haber utilizado

uno de los botones comunes.

Figura 2.30 rea de Mensajes

e)Consola de texto

La consola de texto es de fondo negro, aqu aparecern con mayor detalle los eventos delrea de mensajes.

Figura 2.31 Consola de Texto

2.2.9 LabVIEW

LabVIEW (acrnimo de Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) es

una plataforma de programacin grfica que ayuda a ingenieros a escalar desde el diseo

hasta pruebas y desde sistemas pequeos hasta grandes sistemas, ofrece integracin con

software legado existente, IP y hardware al aprovechar las ltimas tecnologas de

cmputo, LabVIEW ofrece herramientas para resolver los problemas de hoy en da y la

capacidad para futura innovacin, rpidamente y de manera eficiente.

El softwareLabVIEWes ideal para cualquier sistema de medidas y control, es el corazn

de la plataforma de diseoNational Instruments. Al integrar todas las herramientas que los


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ingenieros y cientficos necesitan para construir una amplia variedad de aplicaciones en

mucho menos tiempo, National InstrumentsLabVIEW es el entorno de desarrollo para

resolver problemas, con productividad acelerada y constante innovacin. Puede drsele los

siguientes usos [8]:

a)

Adquirir datos y procesar seales Medir cualquier sensor en cualquier bus.

Realizar anlisis y procesamiento de seales avanzados.

Visualizar datos en interfaces de usuario personalizadas.

Registrar datos y generar reportes.

b)

Control de instrumentos

Automatizar la coleccin de datos.

Controlar mltiples instrumentos.

Analizar y visualizar seales.

c)

Automatizar sistemas de pruebas y validacin

Automatizar las pruebas de validacin y produccin de productos.

Controlar mltiples instrumentos.

Analizar y visualizar resultados de pruebas con interfaces de usuario personalizadas.

d)Sistemas embebidos de monitoreo y control

Reutilizar cdigo ANSI C y HDL.

Integrar hardware comercial. Generar prototipos con tecnologa FPGA.

Obtener acceso a herramientas personalizadas para medicina, robtica y ms.

e)Enseanza acadmica

Utilizar un enfoque prctico e interactivo de aprendizaje.

Combinar el diseo de algoritmos con medidas de datos reales.

Aumentar el rendimiento de aplicaciones con procesamiento multincleo.

f)

Generacin de prototipos

Generar de prototipos de algoritmos para SDR.

Arquitectura de desarrollo para LTE y 802.11.

Entorno de desarrollo simple para FPGAs.

En la figura 2.32 se muestra un ejemplo de panel frontal deLabVIEWdonde se puede ver

las representaciones de los componentes de manera grfica y en la figura 2.33 un ejemplo

de diagrama de bloques en el que se puede ver la parte lgica correspondiente al sistema.


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Figura 2.32 Panel frontal ejemplo

Figura 2.33 Diagrama de bloques ejemplo.

2.2.10 Data Dashboard para LabVIEW

ElData Dashboardpermite crear vistas personalizadas y porttiles de las aplicaciones del

software LabVIEWde National Instruments. Con esta aplicacin se pueden crear paneles

de control de datos para mostrar los valores de las variables compartidas publicados en la

red y desplegar los servicios de Web deLabVIEWsobre indicadores, tales como grficos,

cuadros de texto, LEDs, etc.Data Dashboard2.0 est disponible para el iPad de Apple en

la App Store de Apple.

Ejemplo de creacin de unDashboard

El primer paso es abrir la aplicacin Data Dashboard 2.0 en el dispositivo. Cuando la


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aplicacin se abra, se ve la pantalla que se muestra en la figura 2.34. En esta pantalla

principal se puede gestionar los distintos paneles de control. Para crear un nuevo panel de

control se pulsa el signo "+" en la parte inferior y se seleccionaNew Dashboard.[9]

Figura 2.34 Data Dashboard para LabVIEW.

El nuevo panel de control se abrir y aparecer como se indica abajo. Para colocar un

indicador en el panel de control pulsar la opcin Controls and Indicators y seleccionar

Indicators como se muestra en la figura 2.35, se abrir la paleta de los indicadores

mostrada en la figura 2.36.

Figura 2.35 Men indicadores Data DashBoard

Para colocar un indicador en el panel de control arrastrar desde la paleta a la pgina.


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Figura 2.36 Paleta de Indicadores

El siguiente paso consiste en vincular los indicadores a los datos. Los procesos para

enlazar los mtodos deNetwork Published Shared Variablesy Web se describen en las

siguientes secciones. En el proyecto se usaron Shared Variables.

Conexin a variables compartidas

Despus de haber colocado los indicadores y luego de desplegar las variables compartidas

publicadas en red, se puede enlazar el panel de control a las variables compartidas.

a.

Pulsar el indicador Chart y seleccionar el icono Data Linkmostrado en la siguiente

imagen. Se abrir el cuadro de dilogo de Connect.

Figura 2.37 Seleccionando la variable a conectar

b.

Seleccionar Shared Variablesen el cuadro de dilogo de Connect, introducir el DNS

del servidor de variables compartidas o la direccin IP como se muestra en la figura

2.38, luego pulsar la opcin Connectpara realizar la conexin al motor de variables

compartidas.


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Figura 2.38 Seleccionando el Servidor

c.

Pulsar sobre el nombre de la biblioteca que contiene la variable compartida desplegada.

Seleccionar la variable compartida, como se muestra en la figura. 2.39. El tipo de datos

de cada variable compartida se muestra debajo del nombre de la variable.

Figura 2.39 Seleccionando la Variable Compartida

d.

Repetir los pasos anteriores para cada una de las variables que existan en la biblioteca

de variables compartidas. Data Dashboard 2.0 slo permite seleccionar las variables

compartidas que sean compatibles con el tipo de datos del indicador seleccionado. En

este ejemplo, la variable compartida desplegada es un nmero en coma flotante de doble

precisin, que se puede visualizar mediante un grfico o un indicador numrico.

e. Personalizar el aspecto del grfico seleccionando el men de propiedades que se

muestra en la figura. 2.40. En la figura 2.41 se muestra una pantalla ejemplo poblada de


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variables compartidas con diversos controles e indicadores.

Figura 2.40 Men de Propiedades de Indicador

Figura 2.41 Ejemplo de Panel de Control (Dashboard) finalizado sin ejecutar.

f.

Ejecutar el panel de control seleccionandoPlayen la esquina superior derecha. El panel

de control que se est ejecutando debera ser similar a la figura 2.42 donde el icono de

reproduccin cambia por el icono de parada.

Figura 2.42 Dashboard en ejecucin


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2.2.11 Base de Datos Oracle Express Edition

Es la versin gratuita del gestor de base de datos Oracle, ideal para instalaciones pequeas,

temas formativos, etc. Una Base de Datos Relacional, RDBMS (Relational DataBase

Model System) es una base de datos que cumple con el modelo relacional, modelo

postulado en 1970 por Edgar Frank Codd, de los laboratorios IBM, modelo que no tardo enconsolidarse como un nuevo paradigma en los modelos de base de datos, antes existan

modelos como el IMS (Information Management System) modelo jerrquico tambin de

IBM, Oracle es considerado como uno de los sistemas de base de datos ms completos,

destacando por las siguientes caractersticas:

Soporte de transacciones.

Estabilidad.

Escalabilidad.

Soporte multiplataforma.

Las limitantes de la versin gratuita, son el uso de 4 GB de almacenamiento en versin

10g, 11GB en la versin 11g, 1GB de uso de RAM, uso de un solo procesador, y algunas

caractersticas deshabilitadas, que no impiden para este proyecto, cumplir con lo que el

sistema requerir almacenar almacenando 200 bytes por cada 5 minutos, representara

alrededor de 95 aos de datos a almacenar en la versin 10g.

2.3 Definicin de trminos

MAX485: Es un transceptor de baja potencia para comunicaciones RS-485.

Resistencia pull-up: Llamada tambin resistencia de polarizacin, que evitan falsos

estados producidos por ruido elctrico si se deja una entrada con un valor indeterminada.

PWM: Modulacin por Ancho de Pulso, por sus siglas en inglsPulse-Width Modulation.

SPI: El bus SPI es un estndar de comunicaciones usado principalmente para la

transferencia de informacin entre circuitos integrados en equipos electrnicos.

MISO: (Master Input Slave Output) La lnea esclavo para el envo de datos al maestro.

MOSI: (Master Output Slave Input) La lnea principal para el envo de datos a los

perifricos.

SCK: Serial Clock, los pulsos de reloj que sincronizan la transmisin de datos generada

por el maestro.

SS: Slave Select, el pin en cada dispositivo que el maestro puede utilizar para activar y

desactivar dispositivos especficos.

LED:Del acrnimo en ingls light-emitting diode, diodo emisor de luz.


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TWI:De las siglas en ingls de Two Wire Interfacesconsistente de dos lneas de seales

SDA y SCL ms una lnea de tierra.

SDA: Serial Data, una de las lneas de la interfaz TWI.

SCL: Serial Clock, una de las lneas de la interfaz TWI.

Chip FTDI:Chipde la marcaFuture Technology Device InternationalLtd.USB:Bus Universal en Serie.

ICSP: In Circuit Serial Programming, programacin serial en el circuito, permite

programar el microcontrolador sin necesidad de retirarlo del circuito aumentando su vida

til.

Bootloader:Cargador de arranque, es el programa que se ejecuta cuando se inicia o se

presiona el botn reset, su principal funcin para que el software Arduino en la

computador enve un nuevo programa a la placa, el cual es escrito en la memoria en el

Arduino.EEPROM: Son las siglas de Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,

ROM programable y borrable elctricamente a diferencia de las EPROM que son grabadas

con un aparato que emite rayos ultravioleta. Son memorias no voltiles.

PIC: Es una familia de microcontroladores tipo RISC, fabricados por Microchip

Technologyinicialmente referido como controlador de interfaz perifrico,

Sketch: Se denomina sketch a una parte de cdigo fuente listo para abrir con el entorno de

desarrollo integrado de Arduino.

Efecto Hall: Se conoce como efectoHalla la aparicin, en el interior de un conductor por

el que circula una corriente, en presencia de un campo magntico perpendicular al

movimiento de las cargas, de un campo elctrico por separacin de cargas, que tambin es

perpendicular al movimiento de las cargas y al campo magntico aplicado y que se

denomina campoHall.

Ultrasnico: El ultrasonido es una onda acstica o sonora cuya frecuencia est por encima

del umbral de audicin del odo humano, es decir superior a 20 000 Hz, ultrasnico es lo

relacionado con el ultrasonido.

Bibliotecas: Del ingls library, es el conjunto de implementaciones funcionales, que

ofrecen una interfaz bien definida para su uso, el entorno Arduino puede ser extendido a

travs del uso de bibliotecas (libraries) tal como otras plataformas de programacin.

Ethernet: Su nombre viene del concepto fsico ter, Ethernet define las caractersticas de

cableado y sealizacin de nivel fsico y los formatos de tramas de datos del nivel de

enlace de datos del modelo de interconexin de sistemas abierto (Open System


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Interconnection,OSI).

RJ45: Es una interfaz fsica comnmente utilizada para conectar redes de computadoras

con cableado estructurado (categoras 4, 5, 5e, 6 y 6a). Posee ocho pines o conexiones

elctricas, que normalmente se usan como extremos de cables de par trenzado (UTP).

DHCP: Siglas en ingls deDynamic Host Configuration Protocol, en espaol protocolo deconfiguracin dinmica de host.

MAC: Es un identificador nico asignado a las interfaces de red para las comunicaciones

en el segmento de red fsica.

HTTP:HyperText Transfer Protocol,en espaol protocolo de transferencia de hipertexto.

ZigBee:Es el nombre de la especificacin de un conjunto de protocolos de alto nivel de

comunicacin inalmbrica para su utilizacin con radiodifusin digital de bajo consumo,

basada en el estndar IEEE 802.15.4 de redes inalmbricas de rea personal.

Banda ISM: ISM (Industrial, Scientific and Medical) son bandas reservadasinternacionalmente para uso no comercial de radiofrecuencia electromagntica en reas

industrial, cientfica y mdica.

HDL: Lenguaje de descripcin de hardware (HDL,Hardware Description Language).

FPGA:Field Programmable Gate Array, es un circuito integrado que puede configurarse

para llevar a cabo cualquier funcin lgica.

SDR: Software Define Ratio, una misma pieza de hardware puede realizar diferentes

funciones en distintos instantes de tiempo con la introduccin de cambios en su

configuracin mediante software. [10]

LTE: Long Term Evolution, Evolucin a Largo Plazo, es un estndar de la norma 3GPP

definida por unos como una evolucin de la norma 3GPP UMTS (3G), y por otros como

un nuevo concepto de arquitectura evolutiva (4G).

DNS: Domain Name System,sistema de nombres de dominio.

Tabla Externa:Tabla cuyos datos no estn almacenados en los datafiles de la base de

datos, estos datos estn en archivos del sistema operativo, independientes a la base de

datos.

Access Point Inalmbrico: es un dispositivo de red que interconecta equipos de

comunicacin almbrica para formar una red inalmbrica que interconecta dispositivos

mviles o con tarjetas de red inalmbricas.

Tabla Externa:Funcionalidad que proporciona Oracle, para facilitar la lectura de ficheros

formateados, como si fueran tablas. Este tipo de tablas son de slo lectura y no permite

utilizar manipulacin de datos (DML), ni la creacin de ndices sobre este tipo de tablas.


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CAPTULO III

DISEO DEL SISTEMA DOMTICO, IMPLEMENTACIN DE PROTOTIPO

3.1 Alternativas de solucin

En este apartado se describe la revisin de soluciones posibles en diversos niveles, a fin de

llegar a una eleccin de componentes y tecnologas para la elaboracin del prototipo.

3.1.1 A nivel de hardware

Al investigar los productos que existen en el mercado, el protocolo X10, por ejemplo seencontr que el controlador X10 y receptor IR-RF7234 que cuesta 60 con capacidad de

controlar 8 variables, y a 30 cada uno de los mdulos de enchufes, control de inundacin,

detector de presencia cada uno como mnimo, basado en esto el trabajo se reducira a

importar los productos e instalarlos a un costo no menor de 1000, equivalente a S/. 3600.

La plataforma que se eligi fue Arduino en la que existen varias placas como alternativas a

usar. Por ejemplo una placa Arduino Uno es insuficiente, mismo caso que una placa

ArduinoNano, Leonardo o Yn, Zero,Pro y Gemma, pero las placas ArduinoMegao la

versinMega ADK, operan con 5V y presentan una buena cantidad de entradas digitales yanalgicas, la placa ArduinoDuequeda descartada por la incompatibilidad de los 3.3V con

los sensores que en su mayora trabajan con 5V.

3.1.2 A nivel de programacin de Arduino

En este nivel existe la posibilidad de programarlo con lenguaje ensamblador y en el

lenguaje propio del Arduino, llamado wiring, parecido al lenguaje C.

3.1.3 A nivel de la aplicacin de escritorio

En este nivel existen varias posibilidades, para lo cual se evalu varias de ellas.

a)

Lenguaje propio de Arduino basado en wiringCon el uso del lenguaje de Arduino se realiz una aplicacin a travs de un web server

implementado usando el ShieldEthernet, lo que permita mediante de una pgina web

controlar algn dispositivo, la dificultad estaba en la comunicacin con la base de datos.

b)

Java

Con el lenguaje Java se elabor un programa que poda manipular tanto Arduino como la


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base de datos, la dificultad est en el control desde dispositivos mviles con este lenguaje.

c)

LabVIEW Interface for Arduino LIFA

Con el uso de LIFA serealiz una aplicacin que poda controlar algunos LEDs desde el

programaLabVIEW, el cual era limitado al conectar sensores que no estuvieran inscritos en

dicha biblioteca como el sensor de humedad y temperatura DHT 22.d)LabVIEW Linx

Al revisar la documentacin se observ que es una especie de versin nueva de LIFA.

e)

LabVIEW VISA

Las interfaces VISA son las elegidas, con la comunicacin establecida a travs del puerto

serial, a 9600 baudios.

3.1.4 A nivel de la aplicacin de dispositivo mvil

Con la finalidad de elaborar la aplicacin para un dispositivo mvil se evalu varias

posibilidades de solucin:a) MIT App Inventor 2 Companion

Con elMIT App Inventor 2 Companionse elabor una aplicacin para control de un LED

desde Android vaBluetooh. En la figura 3.1 se muestra una pantalla de desarrollo. En la

figura 3.2 se aprecia el diagrama de bloques donde se ven los eventos correspondientes. En

la figura 3.3 se puede ver el software instalado en el telfono inteligente.

Figura 3.1 Pantalla de Desarrollo MIT APP Inventor 2


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39

Figura 3.2 Diagrama de Bloques MIT APP Inventor 2

Figura 3.3 Software Creado e Instalado en Smartphone

b)

Data Dashboard para AndroidLa versin es limitada en que solo se visualiza una variable a la vez y en modo de lectura,

es decir no se puede modificar ninguna desde el dispositivo mvil.

c)

Data Dashboard para Ipad

La versin para IPAD permite mltiples variables a la vez, tanto en lectura como en

escritura, se puede obtener gratuitamente desde el portalApp Store.


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40

3.2 Solucin del problema

La solucin del problema consta de 5 capas:

Capa 1: Hardware.

Los componentes seleccionados son los siguientes:

1 Placa Arduino Mega 2560 1 Sensor DHT22 de Humedad y Temperatura

1 Sensor de gas MQ2

1 Sensor LDR de luminosidad

1 Sensor de Humedad de Suelo

Sensores PIR Infrarrojo Piroelctrico

Mdulos Rels Opto acoplador.

1 Mdulo de Medicin de Corriente por efecto Hall.

2 Mdulo de medicin de distancia por ultrasonido.

Resistencias de valores diversos: 220, 1 000, 10 000 Ohmios.

Fuente de alimentacin de 12 V, 3.2 A

Fuente de alimentacin de 5 V, 3 A

Leds RGB

16 Leds

Cables, placas de pruebas.

1 Access Point Inalmbrico 1 IPAD

Capa 2 y 3: Programa de control de tarjeta Arduino, lenguaje basado en wiring.

Programa en LabVIEW.

La capa 2 es un programa de extensin .inoque se encarga de definir como interacta la

placa Arduino con los sensores y actuadores, as como con la PC, se definen que pines

estn asociados como salidas o entradas, anlogas o digitales, las bibliotecas a usar as

como las variables.

Bibliotecas#include "DHT.h"

#include

Definicin de pines

const int analogInPin0 = A0;


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41

const int analogInPin2 = A2;

int ldr =3;

int pin_led_rgb_R =2;

int pin_led_rgb_G =3;

int pin_led_rgb_B =4;int pirPin1 = 22;

int pirPin2 = 23;

int pirPin3 = 24;

int pin_electro_01 =25;

#define dhtpin 26


int ledluz1 = 28;

int pin_electro_03 =29;int ledluz2 = 30;


int ledluz3 = 32;


int led_pir3 = 34;


int led_pir2 = 36;


int led_pir1 = 38;




#define echoPin1 47

#define trigPin1 48

#define echoPin2 49

#define trigPin2 50

int pinhumedad = 52;

Variables y tipos:

#define dhttype DHT22 //tipo de sensor

DHT dht(dhtpin,dhttype);


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Servo servo1; //persiana1

Servo servo2; //persiana2

char in;

float temp;

float hum;int sensorValue = 0;

int outputValue = 0;

int sensorValue1 = 0;

int outputValue1 = 0;

int estado_luz_01 = 0; // variable for reading the pushbutton status

int estado_luz_02 = 0;

int estado_luz_03 = 0;

int estado_persiana_01 = 0;int estado_persiana_02 = 0;

//los 10 electrodomesticos y equipos

int estado_elect_01 = 0;










long duration, distance;

int calibrationTime = 30;

long unsigned int lowIn;

long unsigned int pause = 5000;

boolean lockLow = true;

boolean takeLowTime;

char inputBuffer[11];

int ldr_value=0;

String salida_sensores=";" ;


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43

Rutinas de lecturas de sensores:

Las rutinas constan de dos partes, el cdigo Arduino en la capa 2 y el bloque

correspondiente en elLabVIEWen la capa 3, se usa la funcin Sensa_distancia que est en

el anexo A. Se puede apreciar que la variable salida_sensores es una variable que recibe la

acumulacin de todos los valores de los sensores separados por un punto y coma ;

Aqu una muestra de la data capturada desde la herramienta Probe

23.80;59.30;197;220;174;0;378;19;0;0;0;1;1;0;0;0;1;0;1;0;1;1;0;1;0;1;

A continuacin el cdigo en Arduino:

in = (byte)Serial.read() & ~(0x20);

if (in=='T') //temperatura

{

temp = dht.readTemperature();

salida_sensores="";

salida_sensores=salida_sensores+temp+";";

hum = dht.readHumidity();

salida_sensores=salida_sensores+hum+";";

ldr_value = analogRead(ldr);

ldr_value = 1023-ldr_value;

salida_sensores=salida_sensores+ldr_value+";";

Sensa_distancia(trigPin1 ,echoPin1);salida_sensores=salida_sensores+distance+";";

Sensa_distancia(trigPin2 ,echoPin2);

salida_sensores=salida_sensores+distance+";";

sensorValue = analogRead(analogInPin0);

outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, 0, 100);

salida_sensores=salida_sensores+outputValue+";";

sensorValue = analogRead(analogInPin2);

salida_sensores=salida_sensores+sensorValue+";";sensorValue1 = analogRead(A1);

outputValue1 = map(sensorValue1, 0, 1023, 100, 0);

salida_sensores=salida_sensores+outputValue1+";";

// pir1

if(digitalRead(pirPin1) == LOW)


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44

{

salida_sensores=salida_sensores+LOW+";";

digitalWrite(led_pir1, LOW);

}

else{

salida_sensores=salida_sensores+HIGH+";";

digitalWrite(led_pir1, HIGH);

}

// pir 2


{

salida_sensores=salida_sensores+LOW+";";digitalWrite(led_pir2, LOW);

}

else

{



}

//pir 3


{

salida_sensores=salida_sensores+LOW+";";

digitalWrite(led_pir3,LOW);

}

else

{



}

//agregar salida de luces , persianas y electro

salida_sensores=salida_sensores+estado_luz_01+";";



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45


salida_sensores=salida_sensores+estado_persiana_01+";";

salida_sensores=salida_sensores+estado_persiana_02+";";

salida_sensores=salida_sensores+estado_elect_01+";";

salida_sensores=salida_sensores+estado_elect_02+";";salida_sensores=salida_sensores+estado_elect_03+";";








Serial.println(salida_sensores);

salida_sensores="";

}

En la figura 3.4 se muestra el bloque correspondiente en el programaLabVIEW

Figura 3.4 Diagrama de Bloques de Sensores (Opcin 0 : Temperatura)En la tabla 3.1 se observan las otras 25 opciones que tiene la estructura case que en la

figura 3.4 se ve con la opcin 0, Default seleccionada, se puede observar que se extrae el

primer elemento como un dato numrico, que es convertido a boolean en caso sea

necesario y es expresado mediante uno o dos indicadores y asignado a una variable

compartida, con el fin de poder ser visualizada desde el aplicativo de la capa mvil.


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46

Tabla 3.1 Opciones 1 a 25 de herramienta CASE

Sensor de Humedad Sensor LDR Luminosidad

Sensor de Distancia Ultrasonido para

Tanque

Sensor de Distancia Ultrasonido para

Cisterna

Sensor de GAS Sensor de Corriente por efecto Hall

Sensor de Humedad de Suelo Sensor PIR escalera

Sensor PIR pasillo Sensor PIR prtico


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47

Estado de luz Ambiente 1 Estado de luz Ambiente 2

Estado de Ambiente 3 Estado Persiana 1

Estado Persiana 2 Estado Electrodomstico 1

Estado Electrodomstico 2 Estado Electrodomstico 3




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49

como los botones que cambian dichos estados

Figura 3.6 Objetos Visuales Parte 2 Luces y Electrodomsticos

Actuadores

El cdigo en Arduino que recibe las letras K,L,M por comunicacin serial es el siguiente:

else if (in=='K') //pin 9

{

if (estado_luz_01 == LOW)

{

estado_luz_01=HIGH;

}

else

{

estado_luz_01=LOW;

}

}

else if (in=='L') //pin 10

{if (estado_luz_02 == LOW)

{

estado_luz_02=HIGH;

}

else


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50

{

estado_luz_02=LOW;

}

}

else if (in=='M') //pin 11{

if (estado_luz_03 == LOW)

{

estado_luz_03=HIGH;

}

else

{

estado_luz_03=LOW;}

}

Luces de ambientes

En la figura 3.7 se muestran los bloques de las 3 luces, cada bloque recibe dos entradas, ya

sea porque se presion un botn (variable buttonboolean) o porque la variable compartida

cambio a valor True, escribe la letra correspondiente como entrada de datos serial.

Figura 3.7 Diagrama de Bloques de Luces


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51

Persianas

El cdigo Arduino de control de las persianas que responde a las letras N y O

else if (in=='N') //pin motor persina 1{

if (estado_persiana_01 == LOW)

{

estado_persiana_01=HIGH;

servo1.write(0);

}

else

{estado_persiana_01=LOW;

servo1.write(90);

}

}

//pin motor persiana 2

else if (in=='O')

{

if (estado_persiana_02 == LOW)

{

estado_persiana_02=HIGH;

servo2.write(0);

}

else

{

estado_persiana_02=LOW;

servo2.write(90);

}

}

En la figura 3.8 se muestra el diagrama de bloques deLabVIEWcorrespondiente a las

persianas, donde se enva las letras N y O en comunicacin serial hacia la placa


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Arduino.

Figura 3.8 Diagrama de Bloques de Persianas

Electrodomsticos

El procedimiento correspondiente a los electrodomsticos es la repeticin del siguiente

cdigo Arduino pero con diferentes letras.

else if (in=='Z') //electro 01

{if (estado_elect_01 == LOW)

{

estado_elect_01=HIGH;

}

else

{

estado_elect_01=LOW;

}

}

La segunda parte del cdigo Arduino correspondiente a la escritura digital, en el pin que

esta asignado.

if (estado_elect_01 == LOW)

{

digitalWrite(pin_electro_01, LOW);

}

else

{

digitalWrite(pin_electro_01, HIGH);

}

Para los 10 electrodomsticos corresponde el diagrama de bloques mostrado en la figura


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53

3.9

Figura 3.9 Diagrama de bloques de Electrodomsticos

La figura 3.10 es la resultante de ampliar uno de los bloques de la figura 3.9, para poder

observarlo con mayor claridad.

Figura 3.10 Diagrama de bloques de un Electrodomstico

Luces RGBEl cdigo Arduino que gobierna estas luces RGB, espera la letra J seguida de los valores

enteros correspondientes de Rojo, Azul y Verde (Red, Blue, Green) ,aqu una muestra

extraida de la ejecucin en la pantallaPROBE:

J255.18.254.

else if (in=='J') //RGB

{

Serial.readBytes(inputBuffer,11);

String inputBufferstr(inputBuffer);int pointPosition1 = inputBufferstr.indexOf('.');

int pointPosition2 = inputBufferstr.indexOf('.',pointPosition1+1);

int pointPosition3 = inputBufferstr.indexOf('.',pointPosition2+1);

String inputR=inputBufferstr.substring(0,pointPosition1);

String inputG=inputBufferstr.substring(pointPosition1+1,pointPosition2);


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String inputB=inputBufferstr.substring(pointPosition2+1,pointPosition3);

color(inputR.toInt(),inputG.toInt(),inputB.toInt());

}

La figura 3.11 muestra el diagrama de bloques inicial.

Figura 3.11 Diagrama de bloques de luces RGB inicialCuando existe un control donde se escoge un color y luego se descompone en los valores

RGB que se envan a las variables globales y luego se concatenan con la letra J y los

puntos para ser enviados al programa de Arduino.

En la figura 3.12 se muestra el control de color durante el uso

Figura 3.12 Control de colores y paleta de colores

En la figura 3.12 se observa los componentes RGB 245, 42, 255 para el color violeta

seleccionado. Luego se agreg un control automtico, en funcin a una secuencia de

combinaciones RGB que seran ingresadas desde un archivo plano generado por la base de


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55

datos cuyo diagrama de bloques es mostrado en la figura 3.13 y figura 3.14

Figura 3.13 Diagrama de bloques de control automtico RGB parte 1

Luego de lo cual va el bloque mostrado en la figura 3.14

Figura 3.14 Diagrama de bloques RGB automtico parte 2

Un ejemplo de las primeras lneas del archivo color.txt es el siguiente:

255;10;10255;20;20

255;30;30

255;40;40

255;50;50

Como parte del sistema se cre un proceso automtico que se guarda en un archivo plano


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56

ciertas variables el bloque correspondiente que almacena en el archivo salida.txt que tendra

un contenido semejante al siguiente:

23/06/2015 12:34:23 a.m.|23|62|0|13|161|329|174|377

El diagrama correspondiente a este proceso , es el mostrado en la figura 3.15

Figura 3.15 Diagrama de bloques generacin de archivo salida.txt

Capa 4: Panel de control en Data Dashboard.

Al seguir los pasos descritos en la seccin 2.2.10 Data Dashboard para LabVIEWen la

seccin Ejemplo de creacin de unDashboard una y otra vez para cada una de las

variables compartidas de cada uno de los controles descritos en la capa 3 se obtuvo el

Dashboardmostrado en la figura 3.16 en la cual se observa de izquierda a derecha en la

primera fila, los monitor en tiempo real de:

- Temperatura

- Gas

- Humedad del Aire

- Humedad del Suelo

- Iluminacin

- Capacidad del Tanque

- Capacidad de la Cisterna

En la seccin izquierda inferior de la figura 3.16 se muestra los controles de encendido y

apagado de luces y electrodomsticos y la activacin de sensores de presencia, y en la parte


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57

derecha el control de luces RGB manual y en modo automtico

Figura 3.16 Dashboard Final

Capa 5: Registro y Adquisicin de datos en Oracle Express Database.

El sistema desdeLabVIEWgenera y lee archivos texto con formato separado por carcter

(csv) que pueden leerse desde una base de datos Oracle Expresscon tablas externas , y con

los paquetes UTL_FILE para la lectura y generacin desde la base de datos

respectivamente, estos procedimientos de lectura y generacin estn guardados en la

misma base de datos como procedimientos almacenados, los cuales son invocados porJobs

o tareas programadas para poder guardar finalmente los datos en tablas de uso general, y

en funcin al anlisis de sus datos, establecer cambios en el comportamiento de la

vivienda, volvindola automticamente controlable.


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CAPTULO IV

ANLISIS Y PRESENTACIN DE RESULTADOS

4.1 Anlisis descriptivo

El presente informe presenta un prototipo funcional fcilmente controlable desde una

aplicacin en una computadora personal y en una tablet IPAD de manera interactiva,

grficamente, utilizando tecnologa de hardwarelibre.

4.2 Anlisis terico de los datos y resultados obtenidos en relacin con las bases

tericas de la investigacinLas bases tericas proporcionan un conjunto de elementos que de cierta manera trabajan

por separado, base de datos Oracle, Arduino, tablet, LabVIEW, sensores y actuadores, el

resultado es un prototipo que amalgama gran parte de estos elementos en un sistema

domtico, hardware y software con un flujo constante de informacin en uno y otro

sentido, que presenta al usuario una interfaz amigable y fcil de usar, que difiere de la

pantalla de texto inicial que podra obtenerse solo trabajando con el microcontrolador y el

monitor serial, al poder guardarse los datos en una base de datos el propio sistema puede

tomar decisiones, y trasmitirlas a travs de un archivo para que el sistema funcionediferente, es decir existe una retroalimentacin. Adems ciertos patrones podran ser

guardados y reproducidos para simular presencia y cubrir en cierta manera el punto de

seguridad buscado al realizar sistemas domticos.

En los resultados tambin se tienen las experiencias de haber investigado cada una de las

alternativas de solucin que no fueron elegidas, sin las que no se hubiera podido llegar a un

resultado, pues no exista una nica manera posible de realizar el sistema domtico.

4.3 Anlisis de la asociacin de variables y resumen de las apreciaciones

relevantesLas variables a controlar o a monitorear son la temperatura, humedad, luminosidad

concentracin de gas, humedad de suelo, distancias de cisterna y tanque, color de

escenario, estado de persianas y electrodomsticos, fueron asociadas en una trama y luego

en una tabla de la base de datos XE de Oracle Express, como datos independientes y no

necesariamente correlacionados entre s.


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59

4.4 Presupuesto y tiempo de ejecucin

A continuacin se presenta el valor de los componentes utilizados en la elaboracin del

prototipo en nuevos soles:

Componente Costo S/.

1 Placa Arduino Mega 2560 70

1 Sensor DHT22 de Humedad y Temperatura 25

1 Sensor de Gas MQ2 12

1 Sensor LDR de luminosidad 2

1 Sensor de Humedad de Suelo 8

3 Sensores PIR Infrarrojo Piroelctrico 24

3 Mdulos Rels Opto acoplador. 100

1 Mdulo de Medicin de Corriente por efecto Hall. 15

2 Mdulo de medicin de distancia por ultrasonido. 16

Resistencias de valores diversos: 220, 1 000, 10 000 Ohmios. 10

Fuente de 12 V, 3.2 A 35

Fuente de alimentacin de 5 V, 3 A 35

4 Leds RGB 4

16 Leds 8

Cables, placas de pruebas. 50

1 Access Point Inalmbrico 100

1 IPAD (opcional) 600

Costo obligatorio S/. 514

Costo total opcional S/. 1114


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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Despus de haber realizado el prototipo del sistema as como este informe se concluye lo

siguiente:

1 Es posible controlar los dispositivos elctricos as como las variables tales como

temperatura, humedad, luminosidad, presencia de gas entre otras, remotamente desde la

palma de la ma

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