FACULTAD DE INFORMÁTICA Y CIENCIAS APLICADASESCUELA DE INFORMATICACÁTEDRA DE ELECTRÓNICA

Sistemas Digitales

TEMA: “Arduino y la Domótica”

Abril, 2015

SAN SALVADOR, EL SALVADOR, CENTROAMERICA

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ContenidoAplicaciones de la domótica.........................................................................................................8

Control de la Iluminación......................................................................................................8

Control del confort térmico..................................................................................................8

Control de elementos de cierre y protección.....................................................................8

Mobiliario y electrodomésticos...........................................................................................9

Componentes de un sistema.........................................................................................................9

Medios de Transmisión / Bus:............................................................................................12

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INTRODUCCION.

El ser humano todavía no está arraigado a las propiedades que ofrece la domótica es

un hecho que en un futuro estará instalada en cualquier vivienda. Pero ¿qué es la

domótica? Se podría definir como el conjunto de tecnologías aplicadas al control y la

automatización inteligente de la vivienda, que permite una gestión eficiente del uso de

la energía además de aportar seguridad, confort, y comunicación entre el usuario y el

sistema. Para poder conseguir las propiedades comentadas anteriormente es

necesario que los sistemas recojan la información de su entorno con sensores y

dispongan de la lógica para actuar en consecuencia utilizando actuadores.

Actualmente los sistemas domóticos tienen un precio muy alto de instalación con lo

cual solo es posible verlo en casas de lujo. Estos suelen utilizar buses de transmisión

de información que posibilitan una domótica robusta como son el EIB, X10, CEBus,

LonWorks/LongTalk y ZigBee. Una alternativa más barata y casera consiste en la

utilización de placas Arduino.

A lo largo del trabajo se han descrito los conocimientos básicos para entender que es y

cómo funciona un sistema domótico y cómo utilizando el hardware libre de Arduino

se puede crear un sistema estable con un presupuesto muy inferior al de las viviendas

de alta categoría.

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LA DOMOTICA

¿Qué es la domótica?

Domótica es el término "científico" que se utiliza para denominar la parte de la

tecnología (electrónica e informática), que integra el control y supervisión de los

elementos existentes en un edificio de oficinas o en uno de viviendas o simplemente

en cualquier hogar. También, un término muy familiar para todos es el de "edificio

inteligente" que aunque viene a referirse a la misma cosa, normalmente tendemos a

aplicarlo más al ámbito de los grandes bloques de oficinas, bancos, universidades y

edificios industriales.

Esta gestión técnica consiste la modificación, local o remota, de los parámetros de

funciones como:

Gestión energética: regulación temperatura, gestión de los consumos de cada

electrodoméstico y de la potencia contratada, etc.

Seguridad: custodia y vigilancia frente a la intrusión, la inundación, el fuego, los

escapes de gas, etc.

Comunicaciones: telecontrol y telemetría, correo electrónico, etc.

Confort: programaciones horarias, escenarios luminosos, riego automático, etc.

Para ello, la domótica usa multitud de dispositivos que pueden ser distribuidos por

toda la vivienda en función de las necesidades de los propietarios. Básicamente estos

dispositivos se pueden dividir en sensores y actuadores. Además, si la arquitectura es

centralizada, se deben tener en cuenta los controladores.

Inicialmente, la única manera de construir una instalación domótica era con el uso de

sensores y actuadores que se unían, con una arquitectura centralizada, a un autómata

o controlador que tenía embarcada toda la inteligencia que se exigía a la vivienda. Casi

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siempre eran sistemas propietarios, muy pocos flexibles y que hacían muy difícil y

costoso el aumento de las prestaciones.

Pero desde hace pocos años, gracias a la drástica bajada de los precios del hardware

electrónico, es posible construir sensores y actuadores con inteligencia suficiente

como para implementar "una red de área local" de control distribuido. Con una

arquitectura distribuida y apoyándose en tecnologías o estándares como el X-10, el

EIB, el Lonworks, entre otros, la domótica ha ganado en facilidad de uso e instalación,

en flexibilidad, en modularidad y en interconectividad a la vez que ha reducido su

coste, y ampliado el abanico de productos, de fabricantes y de instaladores que

trabajan en este campo.

En las arquitecturas distribuidas, las redes de control se pueden intercambiar los

telegramas mediante cables de pares trenzados, con corrientes portadoras sobre la

misma red de baja tensión (powerline communication), vía radio, por fibras ópticas,

con cable coaxial, etc. Siendo las dos primeras las de uso más frecuente, el resto se

usan allí donde alguna de sus prestaciones es imprescindible debido a los requisitos

de la instalación.

A pesar de la aparición de estándares y tecnologías que han abaratado y reducido la

complejidad de las instalaciones domóticas, hasta la fecha esta industria no ha tenido

la difusión y demanda esperada por parte de los propietarios de las viviendas. Muy

poca gente estaba dispuesta a pagar los costes adicionales que implica construir una

"vivienda inteligente", la sensación entre el valor añadido y los costes en que se

incurren no justificaba, para la mayoría de los usuarios, la inversión.

Pero ahora, gracias a Internet, estamos viendo como están apareciendo multitud de

fabricantes y proveedores de servicios que están desarrollando nuevos productos y

servicios que conjugan lo mejor de Internet (bajo coste, amplia difusión, presentación

Web y WAP) con tecnologías de redes de datos y control asequibles y estandarizadas

que creemos que van a darle a la domótica el empujón definitivo para despegar.

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Quizás a partir de ahora, aunque los profesionales del sector sabemos que el concepto

de domótica lleva implícitos el telecontrol y la telemetría de la vivienda, sería más

interesante empezar a usar el término "Tele domótica" para llamar la atención de las

sinergias que se están produciendo entre Internet, la telefonía móvil y la domótica en

sí.

En este punto, hay que comentar que las Pasarelas Residenciales y el acceso a Internet

de banda ancha (Always-On), juegan un papel muy importante, sino imprescindible,

para que el mercado de la Teledomótica adquiera un tamaño importante. Las

pasarelas serán las encargadas de adaptar los protocolos y los flujos de datos de las

redes externas de acceso (Internet) a las redes internas de datos y control de la

vivienda. Permitirán que varios PCs compartan ficheros, impresoras y acceso único a

Internet, a la vez que adaptan los datos de las redes de control de la vivienda a los

protocolos típicos de Internet. Además deberán actuar como cortafuegos impidiendo

que terceros puedan acceder a las redes internas de una vivienda. Esta pasarelas

residenciales permitirán ofrecer al propietario de la vivienda no sólo Teledomótica,

sino además entretenimiento (descargas de audio y video), interfaces para el

comercio electrónico, alarmas médicas y cuidado de personas discapacitadas, entre

otros.

El acceso a Internet de banda ancha (Always-On) aporta la conexión permanente de la

vivienda a las redes públicas de datos. Con este acceso, y con tarifas orientadas al

tráfico de datos en vez al tiempo de la llamada, los propietarios podrán tele controlar

las viviendas casi en tiempo real, podrán recibir correos electrónicos o mensajes en

los móviles cuando sucedan eventos o alarmas y todo ello a unos precios muy

competitivos (tarifa plana).

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FUNCIONES DE LOS SISTEMAS DOMOTICOS.

Monitorización de la salud.

Trata de vigilar la salud de una persona con necesidades de vigilancia (avanzada edad,

enfermedades crónicas, ...) donde el sistema sea capaz de identificar una situación de

riesgo, y llamar a los servicios de emergencia.

Control remoto desde dentro de la vivienda.

Desde el salón conectar la calefacción en el dormitorio; o desde el dormitorio, apagar

la TV en el salón.

Control remoto desde fuera de la vivienda.

A través de un móvil con WAP, internet o una llamada normal, apagar o encender

luces, A/A.

Control remoto dentro y fuera de la vivienda.

Programar algunas tareas antes de llegar a la casa, o dentro de la misma, indicar que

acondicione la temperatura del baño minutos antes de tomar una ducha.

Programabilidad.

Capaz de ser programado por el usuario, de forma fácil, muy fácil.

Inteligencia Artificial.

¿Aprender nuestras costumbres?

¿Resolver tareas que no hayamos programado previamente?

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Aplicaciones de la domótica

Control de la Iluminación

A través de un sistema domótica es posible controlar el encendido y apagado de luces,

tanto individuales como de varias luminarias a la vez, y determinar también su

intensidad.

Este control puede hacerse a través de un comando (un interruptor, un manado a

distancia, una instrucción de voz,..) o de manera automática (mediante

programadores, o con sensores de presencia).

Control del confort térmico

Es posible controlar el sistema de calefacción o climatización. Normalmente este

proceso se automatiza, para que se ponga en marcha o se pare según el horario y la

temperatura ambiente, usando para ello un crono termostato.

Dependiendo del sistema de calefacción podrá tener más o menos posibilidades, como

los sistemas multizona.

Control de elementos de cierre y protección

Estos sistemas requieren que los elementos de cierre estén motorizados: persianas,

toldos, cortinas, ventanas, cerraduras,…

Para las puertas existen cerraduras con llave electrónica, similares a las de abrir las

puertas de un automóvil, que permiten la apertura y el cierre de la misma a través de

un mando sin tener que utilizar ninguna manilla o llave.

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Mobiliario y electrodomésticos

A través  de sistemas de detección por infrarrojos, es posible ajustar de manera

automática la altura de mesas y planos de trabajo, para acomodarlos a las distintas

personas que las utilizan.

En algunos modelos más sencillos la regulación no es automática, sino a través de

unos botones o de un mando. Dispositivos similares se usan en cocinas adaptadas, en

las que se puede hacer subir o bajar los planos de trabajo y los armarios altos, para

que sean accesibles.

Muchos modelos nuevos de electrodomésticos vienen ya preparados para su conexión

con un sistema domótico (habrá que comprobar los estándares con los que son

compatibles), permitiendo su programación, su encendido y su apagado, o

permitiendo que puedan emitir alarmas o avisos en caso de mal funcionamiento o al

acabar la tarea.

Componentes de un sistema

Si bien los componentes de un sistema de domótica pueden variar en cada caso,

podemos diferenciar algunos generales:

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Los componentes o dispositivos:

La amplitud de los servicios que puede ofrecer un sistema domótico, puede variar

desde un único dispositivo, que realiza una sola acción, hasta amplios sistemas que

controlan prácticamente todas las instalaciones dentro de la vivienda. Los distintos

dispositivos de los sistemas de domótica se pueden clasificar en los siguientes grupos:

Sensor – El sensor es el dispositivo que monitoriza el entorno captando

información que transmite al sistema (sensores de agua, gas, humo,

temperatura, viento, humedad, lluvia, iluminación, etc.).

Sensores (detectores) más comunes: Termostato ambiente, Detector de

gas, Detector de incendios, Sonda de humedad, Sensores de presencia

(volumétricos y perimetrales) Sensor de iluminación ambiente.

Dos o más sensores pueden ser utilizados de manera conjunta para realizar

una determinada tarea. Ejemplo: Temperatura e iluminación si hace mucho

calor, y hay mucha luz solar, bajar las persianas.

Controlador – Los controladores son los dispositivos que gestionan la

información que reciben del sistema y “deciden” que hacer según la

programación que tengan. Puede haber un controlador solo, o varios

distribuidos por el sistema.

Actuador – El actuador es un dispositivo capaz de recibir una orden y

ejecutarla, así cambiando las características del entorno demótica

(encendido/apagado, subida/bajada, apertura/cierre, etc.).

Actuadores más comunes:

Contactores (relés de actuación) de carril DIN.

Contactores de base de enchufe.

Electroválvulas de corte de suministro (gas y agua).

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Válvulas para zonificar la calefacción por agua caliente.

Sirenas o elementos zumbadores para el aviso de alarmas.

Ejemplo: • Si un sensor de humo detecta un incendio, avisará al sistema de control.

Este hará las llamadas telefónicas programadas y actuará sobre la válvula de corte de

gas a la vivienda, y sobre la sirena. • Los sensores y actuadores pueden estar

integrados en un mismo dispositivo.

Electroválvulas de corte de suministro: Para gas y agua. Siempre abierta (reduce el

consumo frente a siempre cerrada). 230 Vac, 50 Hz

Relés de maniobra: Sirve para equipos que no son compatibles con ningún protocolo

(X-10, EIB, LonWorks, ...) Se gestiona a través de la alimentación del equipo.

Comprobar que la potencia necesaria por el equipo es soportada por el relé.

Bus – Es el medio de comunicación que transporta la información entre los

distintos dispositivos, ya sea por una red propia, o por la redes de otros

sistemas (red eléctrica, red telefónica, red de datos), también puede ser de

forma inalámbrica.

Interfaz  – La  interfaz son los dispositivos (pantallas, móvil, Internet,

interruptores) en que se muestra la información del sistema para los usuarios

y donde ellos mismos pueden interactuar con el sistema.

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Medios de Transmisión / Bus:

Los medios de transmisión de la información, entre los distintos dispositivos de los

sistemas de domótica pueden ser de varios tipos. Los principales medios de

transmisión son:

Cableado Compartido – Se utilizan cables compartidos con redes existentes

para la transmisión de la información, por ejemplo la red eléctrica, la red

telefónica o la red de datos (internet).

Cableado Propio – La transmisión por un cableado propio es el medio más

común para los sistemas de domótica, principalmente son del tipo: par

apantallado, par trenzado, coaxial o fibra óptica.

Inalámbrica – Muchos sistemas de domótica utilizan soluciones de

transmisión inalámbrica entre los distintos dispositivos, principalmente

tecnologías de radiofrecuencia o infrarrojo.

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DOMOTICA Y ARDUINO.

-Aplicaciones para la Gestión Domótica con arduino.

Domótica con arduino mega y Ethernet shield.

Se maneja desde una aplicación android y al configuración del mismo es realmente

sencillo. Tan solo se necesita un Arduino Mega y un Arduino Ethernet shield, (para

trabajar con horarios ademas en necesario Real Time Clock Module RTC DS1307 )

para poder comenzar a configurar el sistema .

Con un solo arduino mega podemos controlar los circuitos reflejados a continuación,

ademas podemos instalar tantos arduino como sean necesarios para tener el sistema

descentralizado y simplificar la instalación.

6 zonas de iluminación con control de potencia.

6 zonas Control on off.

7 zonas Control de persianas o toldos

3 Control de climatización con temperaturas de consigna.

3 Control de Calefacción con temperaturas de consignas.

2 zonas Control de riego automático.

Programación de horarios.

Programación de escenas o ambientes.

Control por voz.

Posibilidad de control desde fuera de la red local sin ip fija.

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Control de tv, aire acondicionado, todo lo que utilize mando a distancia

Programación de comandos

Programación de condicionados

http://excontrol.es/Domotica-Arduino/Instalacion-domotica-arduino.aspx

Conexión Arduino Web Service.

-Conectar a servidor web arduino remotamente

El sistema arduino web server permite conectarnos fácilmente desde nuestro

dispositivo Android a todos los servidores web que tengamos instalados en casa, ya

sean pc, camaras ip, arduino configurado como servidor web, en definitiva cualquier

dispositivo que se comporte como un servidor web.

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El sistema utiliza el servicio de conexión remota con arduino de excontrol, por tanto

es necesario registrar el servicio para poder utilizar el sistema, podéis contratar el

servicio y probarlo en el siguiente enlace.

-Contratar o probar servicio de conexión externa

Para configurar el programa para para la shield de arduino solo es necesario incluir el

mail y contraseña con la que se registró el servicio en el programa base, este

programa ocupa muy poca memoria, por lo que se puede utilizar para otros fines

aparte de facilitar la conexión externa.

Controla tu arduino con android facilmente

El sistema de comando es muy útil para muchas aplicaciones, no solo para la

domótica, podemos a adaptarlo a infinidad de soluciones, y poder controlar desde

nuestro dispositivo android infinidad de situaciones.

Control domotico con arduino

Una utilidad muy interesante es la de conectar un led infrarrojo a nuestro arduino y

poder utilizar este como mando a distancia universal de todos los equipos existentes

en la instalación, aire acondicionado, televisión, dvd....

Ademas permite recepcionar cadenas de texto que

serán mostradas en pantalla al usuario android.

También permite recepcionar cadenas de texto que

serán mostradas en pantalla al usuario android y

configurar el sistema a nuestras necesidades es muy

sencillo, lo primero que debemos hacer es si no lo

tenemos ya es descargar el programa para arduino.

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Casa Domótica con Arduino

La aplicación permite un control domotico de una vivienda con tan solo:

Arduino Mega, uno, nano, pro...

Arduino Ethernet Shield or wifi shield

Real Time Clock Module RTC DS1307 o DS3231, recomendamos DS3231 tiene mayor

precision.

Permite el control de:

Zonas Control de iluminación con control de potencia.

Zonas Control on off.

Zonas Control de persianas o toldos

Control de climatización con temperaturas de consigna.

Control de Calefacción con temperaturas de consignas.

Zonas Control de riego automático.

Zonas de control para puertas

Programación de horarios.

Programación de escenas o ambientes.

Históricos de sensores

Reporte alarmas a terminal android

Control por voz.

Motorización de sensores.

Condicionados.

Recepción de infrarrojo para control domotico con mando a distancia.

Envió de infrarrojo para manejar tv, DVD, cualquier dispositivo que utilice mando a

distancia.

Posibilidad de control desde fuera de la red local sin ip fija.

Puedes adaptarla a cada aplicación en concreto modificando el programa base para

Arduino y configurando la aplicación android.

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Cómo elaborar un prototipo de un sistema de domótica en el cual registro datos

de temperatura, humedad y luminosidad.

En el siguiente artículo les muestro un sencillo proyecto donde muestro cómo

elaborar un prototipo de un sistema de domótica en el cual registro datos de

temperatura, humedad y luminosidad.

Dependiendo de la temperatura, Arduino puede decidir si encender un ventilador o

no. Si la luminosidad desciende de cierto punto, entonces Arduino enciende una

lámpara de 110 Voltios, 22 Watts para iluminar el área donde se encuentre el

dispositivo.

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BibliografíaDomoticautem. (s.f.). Recuperado el 17 de abril de 2015, de Domoticautem:

https://domoticautem.wordpress.com/componentes-de-un-sistema/

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Monografias. (s.f.). Recuperado el 17 de abril de 2015, de Monografias: http://www.monografias.com/trabajos35/domotica/domotica.shtml

Panama Hitek. (s.f.). Recuperado el 18 de abril de 2015, de http://panamahitek.com/proyecto-prototipo-de-sistema-de-domotica-basado-en-arduino/

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