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CASA DOMOTICA
Carrera:
Tecnico
en
Ingenieria
Mecatronica. Asesor: Ing. TREJO Grupo: MTN-12 Integrantes:
Melany Lizbeth Moràn Henriquez Ricardo Alberto Salazar Diaz Gerardo Josue Garcia cabrera
INTRODUCCION
Aunque 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 un precio muy alto de instalación 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. En este proyecto utilizaremos la plataforma Arduino en la que nos apoyaremos con otros dispositivos para poder construir un sistema domótico simple. Arduino es una plataforma de hardware libre creada en 2005, basada en una placa con un micro controlador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares. Para crear el sistema domótico han de tenerse en cuenta varios aspectos. Hay que conocer el capital que disponemos para invertir en el sistema y seleccionar los dispositivos que más se ajusten a nuestras necesidades. De poco sirve comprar un elemento con grandes prestaciones si luego no se va a aprovechar.
Luego está el factor estético que normalmente evitaría la instalación de cableado para comunicar las placas Arduino, es decir, aprovecharíamos dispositivos que trabajasen inalámbricamente. Aunque el precio de un dispositivo inalámbrico es ligeramente superior, podremos evitar tener que comprar cables que poco a poco aumentaría el coste total haciéndolo incluso más caro. Pero también debemos saber que los elementos inalámbricos interfieren entre sí y eso por ejemplo en una zona densamente habitada en el que los vecinos también dispongan de este tipo aparatos puede reducir las prestaciones de la comunicación del sistema. Es por ello que cada caso hay que estudiarlo por separado y actuar en consecuencia.
Cronograma: Actividad
semana 4
semana 5
semana 6
semana 7
semana 8
Planteamiento del proyecto a desarrollar Selección de Los Elementos a Utilizar Desarrollo de La Lógica del Problema Compra de Materiales Ensamble del Chasis Desarrollo del Circuito Eléctrico Creación de la Programación Defensa del Proyecto
Objetivo General: Crear un sistema domótico simple utilizando las placas de bajo costo Arduino y otros dispositivos, como actuadores y comunicadores. Habrá que dotar al sistema de la lógica necesaria para que puedan comunicarse la placa que estará controlando las habitaciones.
Objetivo Específico: Desarrollar nuestros conocimientos Prácticos sobre la lógica y Programación en Arduino,
Objetivo General: Crear un sistema domótico simple utilizando las placas de bajo costo Arduino y otros dispositivos, como actuadores y comunicadores. Habrá que dotar al sistema de la lógica necesaria para que puedan comunicarse la placa que estará controlando las habitaciones.
Objetivo Específico: Desarrollar nuestros conocimientos Prácticos sobre la lógica y Programación en Arduino, Mostrados en el desarrollo de la Domótica como un área Práctica y aplicable para este Tipo de Tecnología.
Explicación del Proyecto Una vez conocido como funciona Arduino y los distintos dispositivos que nos pueden ayudar a construir el sistema sistema domótico debemos abordar la distribución y cómo va a ser estructurada su comunicación. A continuación vamos a describir la distribución de la placa que servirá para conectar casos. Esta decisión puede variar dependiendo del diseño de las habitaciones de cada vivienda. En nuestro sistema vamos a instalar una placa Arduino para la casa y separadas en dos niveles. El primer nivel puede constituir el conjunto de la Sala, comedor y cocina. El segundo nivel puede estar formado por la terraza una Discoteca. La placa estará conectada utilizando Bluetooth es la parte que muestra la mejora dentro de nuestro proyecto ya que lograr la vinculación la nuestra Placa y poder acoplar la tecnología Android con Arduino requiere de una Doble Programación y del Uso de dos lenguajes de Programación distintos, lo cual representa un reto en el desarrollo del proyecto, se soluciona investigando más sobre la programación en Java y la aplicación de desarrolladores de aplicaciones como lo es el APP INVENTOR. La casa Domótica surge de la Idea de simplificar la Vida de Cada ser Humana ya que muchas veces nos limita el uso de elementos mecánicos como Llaves, interruptores y manecillas, con el uso de nuestros proyecto el Usuario solo Tendrá que tener a la mano su SMARTPHONE o un Dispositivo con la capacidad de Vincularse por medio de Bluetooth con la placa Arduino y así podrá desde accesar a su vivienda, mantener control de sus dispositivos como Luces, ventiladores y Puertas. Este Pequeño proyecto es parte del futuro y como experiencia en el desarrollo de nuestros conocimientos contribuye en gran manera, ya que nos plantea un desarrollo practico de nuestras habilidades adquiridas en esta materia, mejorando nuestra manera de abordar los diferentes problemas que surge en el desarrollo de Proyectos en la rama de la programación, es así como este proyecto para nuestro equipo representa mas haya de una Calificación, una Oportunidad clara para explorar y medir nuestras habilidades en la rama de la programación.
Aplicación de la Domótica La humanidad ha tenido grades necesidades con el transcurrir de los años por ese motivo ha llevado a que se realicen inventos para mejorar la calidad de vida del hombre del hombre con lo que lo ha llevado a que automatice las viviendas o a lo que se llama domótica la cual trata de ambientar las viviendas para que el hombre mediante un mando controle los diferentes sistemas instalados en las casas. La domótica puede estar en diferentes partes de las viviendas dependiendo lo que se desea controlar en los que pueden estar: La gestión eléctrica, climatización, iluminación, iluminación, alarmas, etc. Los cuales mejorarían el estilo el estilo de vida además de ayudar a ahorrar energía y tiempo ya que al tener un mejor control de los aparatos domésticos se disminuirá los altos consumos eléctricos lo cual beneficia el medio ambiente y a las futuras generaciones. Domótica: El conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda,
aportando servicios aportando servicios de gestión energética, seguridad, energética, seguridad, bienestar bienestar y comunicación, y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. Se podría definir como la integración de la tecnología la tecnología en el dicen o inteligente de un recinto cerrado así como apagar / encender ; abrir/ cerrar y regular las diferentes aplicaciones y dispositivos domésticos, con instalaciones, sistemas y funciones para iluminación, climatización,
persianas,
puertas,
ventanas,
cerraduras,
riego,
electrodomésticos, control de suministro de agua, de agua, gas, gas, y y electricidad, electricidad, etc. etc. Iluminación:
La iluminación es una de las mayores fuentes mayores fuentes de consumo de consumo energético por lo cual la Domótica trata de mejorar el consumo de luz. de luz. Es Es una de la mejor manera de explotar esta fuente de energía al máximo ya que se controlaría la luminosidad en cada espacio dependiendo de su uso. Su aplicación más utilizada en la iluminación es la de un control total de las luces de una casa o edificio, con lo cual se programaría la iluminación dependiendo si se la necesita en lo que se
quisiere, lo cual nos serviría para la mayor efectividad de la fuente energética con lo que se mejoraría: m ejoraría: Consumo, Dinero, Consumo, Dinero, Seguridad, Seguridad, Tiempo, etc. u Oficina es una necesidad hoy en Climatización: La climatización en una Casa u Oficina día ya que el mundo ha tenido unas variantes con el calentamiento global el clima el clima es uno de esos factores afectados, por eso es muy importante en la domótica la climatización con lo cual se podrá automatizar los sistemas de calefacción y aire y aire acondicionado, así acondicionado, así como programar ambos sistemas para un mejor consumo energético (ahorro) (ahorro) para las diferentes zonas en una casa u oficina. Con lo cual se mejora los espacios del lugar, por lo que las personas son las beneficiadas con lo cual tendrán un mayor m ayor confort y ambiente y ambiente en el lugar. Ahora con el avance de la tecnología a pasos agigantados los hogares y empresas u oficinas han tenido un gran avance, tienen varios sistemas autónomos y redes digitales no conectados entre ellos como la telefonía, telefonía, los sistemas de acceso, la televisión, las l as redes de datos de datos (cableados e inalámbricos), electrodomésticos, equipamiento de audio y
video, video, calefacción, aire-
condicionado, seguridad, riego, iluminación, etc. La vivienda inteligente es el resultado del proceso de integración de equipos y sistemas autónomos. Esto nos lleva a la siguiente definición del concepto del Hogar Digital: "El Hogar Digital es una vivienda que a través de equipos y sistemas, y la integración tecnológica entre ellos, ofrece a sus habitantes funciones y servicios que facilitan la gestión y el mantenimiento del hogar, aumentan la seguridad; incrementan el confort; mejoran m ejoran las telecomunicaciones; ahorran energía, costes y tiempo, y ofrecen nuevas formas de entretenimiento, ocio y otros servicios dentro de la misma y su entorno." Controlador: Los
controladores son los dispositivos que gestionan
el sistema el sistema según la programación programación y la información que reciben. Puede haber un controlador solo, o varios distribuidos por el sistema.
Actuador: El actuador es un dispositivo capaz de ejecutar y/o recibir una orden
del controlador y realizar una acción sobre un aparato o sistema (encendido/apagado, (encendido/apagado, subida/bajada, apertura/cierre, etc.). Sensor: El sensor es el dispositivo que monitoriza el entorno captando
información
que
transmite
al
sistema
(sensores
de
agua,
gas,
humo, temperatura, humo, temperatura, viento, viento, humedad, lluvia, iluminación, etc.). Interface: Los interfaces refiere a los dispositivos (pantallas, móvil, Internet,
conectores) y los formatos (binario, audio) en que se muestra la información del sistema para los usuarios (u otros sistemas) y donde los mismos pueden interactuar con el sistema.
DIAGRAMA DE CONEXCIONES
CODIGO DEL PROGRAMA #define door 2 #define vent 3 #define sala 4 #define comedor 5 #define cocina 6 #define jardin 7 #define piscina 8 #define disc 9 char data; String readString; void setup(){ Serial.begin(9600);
CODIGO DEL PROGRAMA #define door 2 #define vent 3 #define sala 4 #define comedor 5 #define cocina 6 #define jardin 7 #define piscina 8 #define disc 9 char data; String readString; void setup(){ Serial.begin(9600); pinMode(door,OUTPUT); pinMode(vent, OUTPUT); pinMode(sala, OUTPUT); pinMode(comedor, OUTPUT); pinMode(cocina, OUTPUT); pinMode(jardin, OUTPUT); pinMode(piscina, OUTPUT); pinMode(disc, OUTPUT); } void loop(){ leer_Data(); if (readString.length[]>0) {
if (readString == "DO") { Serial.println("PUERTA ABIERTA"); digitalWrite(door, HIGH); } else if (readString == "DC"){ Serial.println("PUERTA CERRADA"); digitalWrite(door, LOW); } else if (readString == "VO"){ Serial.println("VENTILADOR ON"); digitalWrite(vent, HIGH); } else if (readString == "VOF"){ Serial.println("VENTILADOR OFF"); digitalWrite(vent, LOW); } else if (readString == "SO"){ Serial.println("SALA ON"); digitalWrite(sala, HIGH); } else if (readString == "SOF"){ Serial.println("SALA OFF"); digitalWrite(sala, LOW); } else if (readString == "CO"){
Serial.println("COMEDOR ON"); digitalWrite(comedor, HIGH); } else if (readString == "COF"){ Serial.println("COMEDOR OFF"); digitalWrite(comedor, LOW); } else if (readString == "CCO"){ Serial.println("COCINA ON"); digitalWrite(cocina, HIGH); } else if (readString == "CCOF"){ Serial.println("COCINA OFF"); digitalWrite(cocina, LOW); } else if (readString == "JO"){ Serial.println("JARDIN ON"); digitalWrite(jardin, HIGH); } else if (readString == "JOF"){ Serial.println("JARDIN OFF"); digitalWrite(jardin, LOW); } else if (readString == "PO"){ Serial.println("PISCINA ON");
digitalWrite(piscina, HIGH); } else if (readString == "POF"){ Serial.println("PISCINA OFF"); digitalWrite(piscina, LOW); } else if (readString == "DO"){ Serial.println("DISC ON"); digitalWrite(disc, HIGH); } else if (readString == "DOF"){ Serial.println("DISC OFF"); digitalWrite(disc, LOW); } readString = ""; } } void leer_Data(){ while (Serial.available()){ delay(10); if (Serial.available()>0){ dato=Serial.read(); readString += dato; } }}
Lista De elementos Utilizados
Diodos Led Motor DC 3.3v Servo Motor Bread Board Transistor N2222 Resistencias Arduino UNO Bluetooh
Diodo Led: Los ledes se usan como indicadores en
muchos dispositivos y en iluminación. en iluminación. Los primeros ledes emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro el espectro infrarrojo, infrarrojo, visible visible y ultravioleta. Debido a sus altas frecuencias de operación son también
útiles
en
tecnologías
avanzadas
de
comunicaciones. Los ledes infrarrojos también se usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales incluyendo televisores e infinidad de aplicaciones de hogar y consumo doméstico. Existen tres formas principales de conocer la polaridad de un led:
La pata más larga siempre va a ser el ánodo. el ánodo.
En el lado del cátodo, del cátodo, la la base del led tiene un borde plano.
Dentro del led, la plaqueta indica el ánodo. el ánodo. Se Se puede reconocer porque es más pequeña que el yunque, que indica el cátodo.
Motor DC 3.3v: El motor de corriente continua (denominado también motor
de corriente directa, motor CC o motor DC) es una máquina que convierte
la energía la energía eléctrica en mecánica, en mecánica, provocando provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción del campo magnético. Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes. El estator da soporte mecánico al aparato y contiene los devanados principales de la máquina, conocidos también con el nombre de polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, alimentado con corriente directa mediante escobillas fijas (conocidas también como carbones). El principal inconveniente de estas máquinas es el mantenimiento, muy caro y laborioso, debido principalmente al desgaste que sufren las escobillas al entrar en contacto con las delgas.
ServoMotor: Un servomotor (también llamado servo) es un dispositivo similar
a un motor un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición. Un servomotor es un motor eléctrico que puede ser controlado tanto en velocidad como en posición. Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la capacidad de control del servo, conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.
BreadBoard: Una placa de pruebas es un tablero con orificios conectados eléctricamente entre sí, habitualmente siguiendo patrones de líneas, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el armado y prototipado de circuitos electrónicos y sistemas similares. Está hecho de dos materiales, un aislante, generalmente un plástico, y un conductor que conecta los diversos orificios entre sí. Uno de sus usos principales es la creación y comprobación de prototipos de circuitos electrónicos antes de llegar a la impresión mecánica del circuito en sistemas de producción comercial.
Transistor N2222: El 2N2222, también identificado como PN2222, es un transistor un transistor bipolar NPN NPN de baja potencia de uso general.
Sirve tanto para aplicaciones de amplificación como de conmutación. Puede amplificar pequeñas corrientes a tensiones pequeñas o medias; por lo tanto, sólo puede tratar potencias bajas (no mayores de medio Watts). Puede trabajar a frecuencias medianamente altas. Por todas esas razones, es un transistor de uso general, frecuentemente utilizados en aplicaciones de radio por los constructores aficionados de radios. Es uno de los transistores oficiales utilizados en el BITX. BITX. Su versatilidad ha permitido incluso al club de radioaficionados Norcal radioaficionados Norcal lanzar en 1999 un desafío de construir un transceptor un transceptor de radio utilizando únicamente hasta 22 ejemplares de este transistor - y ningún circuito integrado. Las hojas de especificaciones señalan como valores máximos garantizados 500 miliamperios, 50 voltios de tensión de colector, y hasta 500 milivatios de potencia. La frecuencia de transición es de 250 a 300 MHz, lo que permite utilizarlo en aplicaciones de radio de alta frecuencia (hasta 300 MHz). La beta (factor de amplificación, hFe) del transistor es de por lo menos 100; valores de 150 son típicos. al componente electrónico diseñado para Resistencia: Se denomina resistor al componente introducir una resistencia una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico. En eléctrico. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor calor aprovechando el efecto el efecto Joule. Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima y diferencia de potencial máxima en un resistor viene condicionada por la máxima potencia máxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más comunes son 0,25 W, 0,25 W, 0,5 0,5 W W y 1 W. 1 W.
ARDUINO UNO: Arduino es una plataforma de hardware libre, libre, basada en una placa con un micro un micro controlador y un entorno un entorno de desarrollo, diseñada desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.
El hardware El hardware consiste en una placa con un micro controlador Atmel Atmel AVR y puertos de
entrada/salida. entrada/salida.
Los
micro
controladores
más
usados
son
el Atmega168, el Atmega168, Atmega328, Atmega328, Atmega1280, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de múltiples diseños. Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje el lenguaje de programación Processing/ programación Processing/Wiring Wiring y el cargador el cargador de arranque que es ejecutado en la placa. para Redes Inalámbricas de Bluetooth : es una especificación industrial para Redes Área Personal (WPAN) que posibilita la transmisión de voz y datos y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia radiofrecuencia en la banda la banda ISMde ISMde los 2,4 GHz. 2,4 GHz. Los Los principales objetivos que se pretenden conseguir con esta norma son:
Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles.
Eliminar los cables y conectores entre éstos.
Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre equipos personales.
Los dispositivos que con mayor frecuencia utilizan esta tecnología pertenecen a sectores de las t las telecomunicacion elecomunicaciones es y la informática la informática personal, como PDA, como PDA, teléfonos teléfonos móviles, computadoras móviles, computadoras portátiles, ordenadores portátiles, ordenadores personales, impresoras personales, impresoras o cámaras digitales.
TECNOLOGIA UTILIZADA
Arduino es un sistema de creatividad electrónica dirigido al público en general. general. Es un sistema ideal para automatizar cosas de manera fácil y sencilla sin grandes conocimientos previos. Tanto el software como el hardware son libres. Básicamente se trata de una tarjeta electrónica con un micro controlador de fácil programación a través de un lenguaje sencillo llamado procesing derivado de C++. Para programar se descarga el software llamado consola Arduino en un
PC. Una vez realizado el programa se transfiere t ransfiere al hardware arduino a través del puerto USB. Después de cargar el programa en la placa Arduino, ya se puede desconectar el PC y la placa funcionará de forma autónoma con los componentes electrónicos adicionales que el usuario haya colocado.
CONCLUSION Este proyecto nos ha dado la oportunidad de aprender mucho sobre el mundo de la domótica y un poco de electrónica general en todo caso, se ha podido demostrar que es posible instalar un sistema domótico apoyándonos en la plataforma Arduino, con un coste muy inferior al que se utiliza en las viviendas de lujo, a cambio de dedicarle un poco de tiempo. Según avanzaba en el desarrollo del proyecto se nos hacía más necesario probar los distintos dispositivos que podíamos instalar. Es importante tener las herramientas adecuadas para trabajar dado que en algún momento del proyecto nos a fallado algún dispositivo y tras comprobarlo a nivel físico con un tester eléctrico se detectaron los fallos, aunque fue remplazado y se pudo continuar sin problemas. A la hora de programar los distintos elementos ayuda mucho realizar de antemano un esquema con las funciones que necesitamos y no alterarlo ya que un proyecto cada vez va haciéndose más grande y tener que cambiar una cosa que a priori parece insignificante puede dar mucho trabajo adicional.
Se puede decir que la domótica hoy en día es un sistema necesario para la facilidad de las personas con el cual se puede controlar varias estancias de las casas, oficinas y edificios dependiendo de la necesidad de cada una de ellas. Aquí hemos dado 2 de las aplicaciones básicas de la domótica pero existen muchas otras que que también resultan importantes debido a la poca conservación conservación del mundo las cuales harían que los países logren un mayor ahorro en consumo eléctrico ya que muchos países del mundo entero tienen grandes problemas para generar energía, con lo cual la domótica aplicada a la iluminación es una de las mejores opciones modernas Por ahora los costos de una instalación con tecnología domótica son de costos elevados pero a largo plazo se tendría un gran ahorro y también grandes efectividades de consumos de energía.
