Antecedentes
A lo largo de esta investigación se abordaran dos temas: la domotica y arduino desp despre rend ndié iénd ndon onos os de esto estoss tema temass se expl explic icar aran an a deta detall lle e que que son, son, que que ventaj ventajas as y que carac caracter teríst ística icass tiene tiene cada cada uno uno de ellos ellos para para orient orientarl arla a al objetivo principal que es conocer los elementos básicos para desarrollar un sistema domótico con Arduino. Actualmente los sistemas domóticos tienen un precio muy alto de instalación con lo cual solo es posible verlo en casas de lujo. Estos suelen utiliar buses de transmisión de in!ormación que posibilitan una domótica robusta como son el E"#, $%&, 'E#us, (on)or*s+(ongal* y -ig#ee. na alternativa más barata y casera consiste en la utiliación de placas Arduino. Arduino. /ara crear el sistema domótico 0an de tenerse en cuenta varios aspectos. 1ay que conocer el capital que disponemos para invertir en el sistema y seleccionar losdispositivos que más se ajusten a nuestras necesidades. #asandonos en investigaciones orientadas a este tema pudimos observar que la mayoriaestan de acuerdo en que es posible instalar un sistema domótico apoyándonos en la plata!orma Arduino, con un coste muy in!erior al que se utilia en las viviendas de lujo, a cambio de dedicarle un poco de tiempo.
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Planteamiento del problema
A lo largo de esta investigación se pretende que el lector logre adquirir conocimiento sobre que es la domótica, su origen, cuáles son sus ventajas y desventajas y conocer proyectos realiados en di!erentes lugares, después de esta investigación se tendrá el conocimiento para después poder pensar o desarrollar alguna aplicación usando la domótica. /or otro lado los arduinos permitirán abrir el panorama de opciones para resolver cualquier idea de nuevo proyecto innovador o sistema pensado por el lector, con esta investigación lograra tener los conocimientos previos para adentrarse más a !ondo al tema de arduinos. (os arduinos aplicados a la domótica es el tema central de la investigación se lograra que se vea e identi2que la relación que 0ay entre ellos así como las aplicaciones que se pueden realiar al combinar estas dos áreas de trabajo. Delimitación
(a investigación se desarrolla por alumnos del "nstituto ecnológico de Aguascalientes que cursan el séptimo semestre de la carrera de "ngeniería en "'34. (a in!ormación recaudada e utiliada en este documento es seleccionada de libros, revistas y algunas páginas 5eb que sean de con2ana. Esta investigación está en!ocada a un p6blico que desea conocer las cosas básicas de los arduinos y su aplicación a la domótica.
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Objetivo general
'onocer los elementos esenciales que integran los sistemas domóticos que se desarrollan con Arduino para establecer un punto de partida para aquellos interesados en conocer o implementar este tipo de sistemas. Objetivos específcos •
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'onocer qué es la domótica, qué es un sistema domótico, los tipos de arquitecturas de los sistemas y los bene2cios que o!recen sus aplicaciones en el 0ogar. 'onocer qué esArduino, los dispositivos acoplables a él para comunicarse con su entorno, las características que lo distinguen de otros microcontroladores en el mercado y las ventajas que aporta para desarrollar un sistema domótico. "denti2car los elementos esenciales que contienen los sistemas domóticos, conocer qué dispositivos acoplables de Arduino trabajarán de manera adecuada con dic0os elementos. Preguntas de Investigación
89ué es la dómotica 89ué es un sistema domótico 89ué ventajas o!rece un sistema domótico 89ué tipo de aplicaciones podemos cubrir con un sistema domótico 89ué es una arquitectura de comunicación 8'uáles son las arquitecturas de comunicación en un sistema domótico 89ué es un arduino 8'uáles son las ventajas del uso del arduino 89ué dispositivos pueden acoplarse a Arduino 89ué es el internet de las cosas 8'ómo se relaciona arduino y la domótica 8'uáles son los elementos básicos a considerar en un sistema domótico
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Marco teórico
A continuación, definiremos las variables de nuestro título de investigación que seránarduino y domótica, al igual que algunas de sus características, basándonos en algunos autores. Después de haber definido estas variables nos basaremos en estos conceptos para hablar de la última variable que son los elementos básicos en cualquier sistema domótico desarrollado con arduino. 1.1 Origen del arduino
asándonos en el!ibro básico de Arduino" electrónica y programación, podemos decir que el origen del arduino #comen$ó en %vrea, %talia &el sitio de la compa'ía de computadoras (livetti), en el a'o *++ con el fin de crear un dispositivo para estudiantes para el control integrado de proyectos de dise'o e interacción, con la finalidad de que fuera más barato que los sistemas de creación de prototipos disponibles en ese entonces.1.2 Arduino como concepto
omando en cuenta al escritor /imón 0on1, en el libro de 2+ proyectos con arduino, podemos conceptuali$arlo como que #es una peque'a placa de microcontrolador con un puerto 3/ para conectar al ordenador y diversos $ócalos de cone4ión que se pueden conectar mediante cableado a todo tipo de componentes electrónicos e4ternos, como motores, relés, sensores de lu$, diodos láser, altavoces, micrófonos, etc. /e puede alimentar mediante la cone4ión 3/ del ordenador o con una pila de 5 6.# 1.3 Hardware que conforma al arduino
!as características técnicas de hard7are que podemos encontrar en el arduino uno son las siguientes desde el punto de vista de8osa Delia Alvarado 9on$ále$" #Arduino es una placa con un microcontrolador de la marca Atmel y con toda la
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circuitería de soporte, que incluye, reguladores de tensión, un puerto 3/ conectado a un módulo adaptador 3/:/erie. 3n arduino dispone de ;< pines que pueden configurarse como entrada o salida y a los que puede conectarse cualquier dispositivo que sea capa$ de transmitir o recibir se'ales digitales. ambién dispone de entradas y salidas analógicas. 0ediante las entradas analógicas podemos obtener datos de sensores en forma de variaciones continuas de un volta=e. !as salidas analógicas suelen utili$arse para enviar se'ales de control en forma de se'ales >?0. Arduino 3@( es la última versión de la placa, e4isten dos variantes, la Arduino 3@( convencional y la Arduino 3@( /0D. !a única diferencia entre ambas es el tipo de microcontrolador que montan. • •
!a primera es un microcontrolador Atmega en formato D%>. la segunda dispone de un microcontrolador en formato /0D.1.4 Arduino como hardware libre
Arduino se considera que es un hard7are libre porque #el hard7are libre permite que la gente pueda estudiarlo para entender su funcionamiento, modificarlo, reutili$arlo, me=orarlo y compartir dichos cambios. >ara conseguir esto, la comunidad ha de poder tener acceso a los ficheros esquemáticos del dise'o del hard7are en cuestión &que son ficheros de tipo BAD). !a placa Arduino es hard7are libre porque sus ficheros esquemáticos están disponibles para descargar de la página 7eb del proyecto con la licencia BreativeBommonsAttribution /hare:Ali1e &http"CCes.creativecommons.orgClicencia), la cual es una licencia libre que permite reali$ar traba=os derivados tanto personales como comerciales &siempre que estos den crédito a Arduino y publiquen sus dise'os ba=o la misma licencia). Así pues, uno mismo se puede construir su propia placa Arduino #a mano-. #sto es lo que nos dice Escar orrente Artero respecto a quearduino sea un hard7are libre. =
1.5 oftware que utili!a arduino
#!a plataforma Arduino tiene un lengua=e propio que está basado en BCBFF y por ello soporta las funciones del estándar B y algunas de BFF. /in embargo, es posible utili$ar otros lengua=es de programación y aplicaciones populares en Arduino" • • • • • • • • •
B. BFF. Gava. >rocessing. >ythion. 0athematica. 0atlab. >erl. 6isualasic-.
ste soft7are utili$a arduino para programar aplicaciones, tomando esta información del autor milio !ledó /ánche$. 1." Arduino como #oftware libre
l autor del libroA8D3%@( Burso práctico de formación, que es Escar orrente Artero, nos dice que es un soft7are libre y porque arduino se considera así, de la siguiente manera. #>ara que un programa sea considerado libre a efectos legales ha de someterse a algún tipo de licencia de distribución, entre las cuales se encuentran la licencia 9>! &9eneral >ublic!icense), o la !9>!, entre otras. l soft7are Arduino es soft7are libre porque se publica con una combinación de la licencia 9>! ¶ el entorno visual de programación propiamente dicho) y la licencia !9>! ¶ los códigos fuente de gestión y control del microcontrolador a nivel más interno). !a consecuencia de esto es, en pocas palabras, que cualquier persona que quiera &y sepa), puede formar parte del desarrollo del soft7are Arduino y contribuir así a me=orar dicho soft7are, aportando nuevas
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características, sugiriendo ideas de nuevas funcionalidades, compartiendo soluciones a posibles errores e4istentes, etc.2.1 $omótica
/egún el autor milio !ledó /ánche$ la domótica #/e podría definir como el con=unto de tecnologías aplicadas al control y la automati$ación inteligente de la vivienda, que permite una gestión eficiente del uso de la energía además de aportar seguridad, confort, y comunicación entre el usuario y el sistema. >ara poder conseguir las propiedades comentadas anteriormente es necesario que los sistemas reco=an la información de su entorno con sensores y dispongan de la lógica para actuar en consecuencia utili$ando actuadores-. 2.2 er%icio# que ofrece la domótica
!os servicios que ofrece la domótica se pueden agrupar según cinco aspectos o ámbitos principales, podemos identificar elementos claves de los cuales la domótica pretende me=orar en una vivienda que son según el Autor milio !ledó /ánche$" • • • • •
>rogramación y ahorro energético Bonfort /eguridad Bomunicaciones Accesibilidad 2.2.1 &e#tión energ'tica
!a gestión energética consiste en la optimi$ación en el uso de la energía buscando un uso racional y eficiente, sin disminuir el nivel de prestaciones. A través de la gestión energética se detectan oportunidades de me=ora en aspectos relacionados con la calidad y seguridad de sistemas energéticos, logrando que los usuarios cono$can el sistema, identifiquen los puntos consumidores e implanten me=oras, alcan$ando altos niveles de eficiencia energética.
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asándonos en lo que nos aporta milio !ledó /ánche$" #l ahorro energético no es algo tangible, sino un concepto al que se puede llegar de muchas maneras. n muchos casos no es necesario sustituir los aparatos o sistemas del hogar por otros que consuman menos sino una gestión eficiente de los mismos-. !a gestión energética deberá contribuir a establecer ob=etivos a corto, medio y largo pla$o encaminados a conseguir la optimi$ación en el uso de los recursos energéticos y de sus técnicas" H H H H H H H H H H H H
3so de fuentes de energías renovables. /ustitución de algunas fuentes de energía. Análisis del ahorro energético de las acciones reali$adas. Aislamiento térmico. Aprovechamiento de residuos. Análisis del entorno ambiental. studio de técnicas nuevas de producir y ahorrar energía. Análisis económico de la gestión. >ara lograr esto con lo domótica se puede aplicar a" Bontrol de la climati$ación y calderas utili$ando termostatos. Bontrol de toldos y persianas eléctricas. 8acionali$ación de cargas eléctricas &descone4ión de equipos de uso
H
no prioritario en función del consumo eléctrico en un momento dado). 9estión de tarifas &Derivando el funcionamiento de algunos aparatos a horas de tarifa reducida). 2.2.2 (onfort
l confort es aquello que produce bienestar y comodidades, en el hogar, cada persona puede buscar su propio confort de acuerdo a sus intereses y necesidades. Algunos asocian el confort al disfrute del tiempo libre en sus propios hogares, para lo cual e4iste una amplia gama de productos tales como sistemas de cine, mesas de billar, piscinas y equipos de hidromasa=e, entre otras tantas ofertas para quienes desean hacer de sus casas un completo centro de rela=ación. /egún milio /ánche$ !ledó" #l confort conlleva todas las actuaciones que se puedan llevar a cabo que me=oren el confort en una vivienda. Dichas actuaciones pueden ser de carácter tanto pasivo, como activo o mi4tas-.
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!a domótica puede abarcar •
• • •
• • • •
!a iluminación del hogar Apagado general de todas las luces de la vivienda. Automati$ación del apagadoCencendido en cada punto de lu$. 8egulación de la iluminación según el nivel de luminosidad ambiente. Automati$ación de todos los distintos sistemasCinstalacionesCdotándolos de control eficiente y de fácil mane=o. %ntegración del portero al teléfono, o del videoportero al televisor. Bontrol vía %nternet. 9estión 0ultimedia y del ocio electrónicos. 9eneración de macros y programas de forma sencilla para el usuario y automati$ación. 2.2.3 eguridad
Bon respecto a la seguridad milio /ánche$ !ledó nos dice" #Bonsiste en una red de seguridad encargada de proteger tanto los bienes patrimoniales, como la seguridad personal y la vida-. !a domótica pretende abarcar éste punto de las siguientes maneras" H
Alarmas de intrusión &antiintrusión)" /e utili$an para detectar o prevenir la presencia de personas e4tra'as en una vivienda o
H
edificio. Detección de un posible intruso &Detectores volumétricos o
H H H
perimetrales). Bierre de persianas puntual y seguro. /imulación de presencia. Detectores y alarmas de detección de incendios &detector de calor, detector de humo), detector de gas &fugas de gas, para cocinas no eléctricas), escapes de agua e inundación, concentración de monó4ido de carbono en gara=es cuando se usan vehículos de
H H
combustión. Alerta médica y teleasistencia. Acceso a cámaras %>. 2.2.4 (omunicacione#
De manera sencilla milio /ánche$ !ledó dice" #/on los sistemas o infraestructuras de comunicaciones que posee el hogar-. Bon respecto a las comunicaciones, la domótica ofrece" H
3bicuidad en el control tanto e4terno como interno, control remoto desde %nternet, >B, mandos inalámbricos &p.e=. >DA con ?i:Ii), aparella=e
H H H H H H
eléctrico. eleasistencia. elemantenimiento. %nformes de consumo y costes. ransmisión de alarmas. %ntercomunicaciones. elefonillos y videoporteros. 2.2.5 Acce#ibilidad
milio /ánche$ !ledó dice" #a=o este epígrafe se incluyen las aplicaciones o instalaciones de control remoto del entorno que favorecen la autonomía personal de personas con limitaciones funcionales, o discapacidad-. l concepto dise'o para todos es un movimiento que pretende crear la sensibilidad necesaria para que al dise'ar un producto o servicio se tengan en cuenta las necesidades de todos los posibles usuarios, incluyendo las personas con diferentes capacidades o discapacidades, es decir, favorecer un dise'o accesible para la diversidad humana. !a inclusión social y la igualdad son términos o conceptos más generalistas y filosóficos. !a domótica aplicada a favorecer la accesibilidad es un reto ético y creativo pero sobre todo es la aplicación de la tecnología en el campo más necesario, para suplir limitaciones funcionales de las personas, incluyendo las personas discapacitadas o mayores. l ob=etivo no es que las personas con discapacidad puedan acceder a estas tecnologías, porque las tecnologías en si no son un ob=etivo, sino un medio. l ob=etivo de estas tecnologías es favorecer la autonomía personal. !os destinatarios de estas tecnologías son todas las personas, ya que por enfermedad, discapacidad o enve=ecimiento.
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3.1 Arduino utili!ado para el de#arrollo de aplicacione# en la domótica
#9racias a su versatilidad, Arduino se ha convertido en la placa de desarrollo con la que prácticamente se puede hacer de todo, desde domoti$ar tu hogar u oficina, aplicaciones en robótica como cerebro de un robot has ser utili$ado como nodos de tecnologías ?/@ &8edes de sensores inalámbricos). ntre sus aplicaciones más conocidas están" H H H H H H H H H
Bontrol y monitoreo de sensores. fectos con leds. ransponders &ransmisoresCreceptores). ducación. 0onitoreo ambiental. iomedicina. elemedicina. Domótica. 8obótica.-
ste fragmento de te4to fue tomado del escrito ;+ ra$ones para usar arduino, redactado por Jlvaro /aburrido, que nos habla por que está siendo tan usada la placa de arduino para la reali$ación de proyecto de domótica. Además, en el te4to K>or qué ArduinoL, de autor (D( !B8(@%BA, podemos leer algunas venta=as sobre el uso de arduino a continuación" #Además de simplificar el proceso de traba=ar con microcontroladores, ofrece algunas venta=as respecto a otros sistemas a profesores, estudiantes y amateurs" • • • •
s asequible. s 0ulti:plataforma. ntorno de programación simple y directo. /oft7are ampliable y de código abierto.-
(onclu#ión
Al obtener conocimiento sobre las características del microcontrolador Arduino, las áreas donde puede aplicarse y la forma en cómo se mantiene la comunicación en la domótica pudimos percatarnos de que es una buena opción para desarrollar sistemas para el hogar por varias ra$ones, es hard7are y soft7are libre, es %%
multiplataforma, es barato y además cuenta con un sinfín de documentación en internet ya sea para programarlo o modificarlo. !os elementos esenciales para un sistema domótico son" •
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3n servidor" que atiende las peticiones de las placas de arduino que los solicitan" 3na red &ya sea inalámbrica o alámbrica)" para establecer la comunicación entre las placas de arduino y el servidor. !a placa Arduino" que estará situada en cada una de las habitaciones del hogar. Dispositivos acoplables a arduino" Mue son los elementos que recogerán información de su entorno para responder acorde a cómo fue programado.
%7
Tipo de estudio
4eg6n las !uentes de in!ormación que recolectamos, la "nvestigación es documental, en base a nuestras variables, es experimental, seg6n el nivel de medición y análisis de in!ormación, es del tipo descriptiva y en base al objeto de estudio, es pura. Unidades de análisis
"nstituto ecnológico de Aguascalientes Sujeto de estudio
Alumnos de la carrera de ecnologías de la "n!ormación y la 'omunicación de ?B 4emestre del urno matutino Tcnica de recolección de datos
"nvestigación en artículos de internet y libros re!erentes a los temas. !e"erencias bibliográfcas
Culio 4ánc0e Dno!re. 7&%
7;&7&%7&&&7&&&%%PlngNenPnrmNisoPtlngNes Qscar orrente Artero. 7&%;F. AMG"JD 'urso práctico de !ormación. Iéxico G.L.: Al!aomega Rrupo Editor, 4.A. de '.S.
Autor: Emilio (ledó 4ánc0e AKo: 7&%7 ítulo: Arquitecturas de comunicación en un sistema domótico Rrado académico: "ngeniería écnica en "n!ormática de 4istemas (ugar de publicación: Salencia "nstitución: niversitat politécnica de valencia %;
0ttps:++riunet.upv.es+bitstream+0andle+%&7=%+%@77@+Iemoria.pd! Autor: )i*ipedia Lec0a: 7> Cunio del 7&%= ítulo: Aplicaciones de la Gomótica Luente: 0ttps:++es.5i*ipedia.org+5i*i+GomT';T#;tica Autor: Alvaro4aburido Lec0a: 7& Iayo del 7&%< ítulo: %& Maones para usar Arduino Luente: 0ttp:++555.modulo&tutoriales.com+%&HraonesHparaHusarHarduino+ Autor: Emilio (ledó 4ánc0e AKo: 7&%7 Mosa Gelia Alvarado Ronale. 7&%;F. U'onociendo la placa arduino unoV. 7&%;, de #log personal. 4itio 5eb: 0ttp:++555;.gobiernodecanarias.org+medusa+ecoblog+ralvgon+7&%;+&=+%?+tarea H%HconociendoHlaHplacaHarduinoHuno+
ítulo: GiseKo de un sistema de control domótico basado en la plata!orma Arduino Rrado académico: "ngeniería écnica en "n!ormática de 4istemas (ugar de publicación: Salencia "nstitución: niversitat politécnica de valencia 0ttps:++riunet.upv.es+bitstream+0andle+%&7=%+%@77@+Iemoria.pd! Autor: Emilio (ledó 4ánc0e AKo: 7&%7 ítulo: Gispositivos acoplables a Arduino Rrado académico: "ngeniería écnica en "n!ormática de 4istemas (ugar de publicación: Salencia "nstitución: niversitat politécnica de valencia %<
0ttps:++riunet.upv.es+bitstream+0andle+%&7=%+%@77@+Iemoria.pd! itulo: Gomotica Luente: 0ttp:++555.mayores.uji.es+proyectos+proyectos7&&=+domotica.pd! Autor: Gomingo 4oláns 'ampo Lec0a: Iayo 7&&= itulo: Gomótica, n en!oque sociotécnico Luente: 0ttps:++555.gsi.dit.upm.es+W!sae+intl+libroOdomotica.pd! Autor: 1ugo Iartín Gomíngue Lec0a:7&&> itulo: Gomótica e "nmótica Luente: 0ttp:++555.nebrija.es+Wjmaestro+AA&%@+Gomotica.pd! Autor: Cuan Antonio Iaestro Lec0a: 7&&
Autor: Alejandro de Andrade Lernánde AKo: 7&%; ítulo: "mplementación del sistema de domótica en el 0ogar Rrado académico: "ngeniería écnica en "n!ormática de 4istemas "nstitución: universidad católica de /ereira Autor: Cuan Antonio Iaestro Lec0a: 7&& itulo: Ianual ilustrado para la instalación de Gomotica Luente: 0ttps:++boo*s.google.com.mx+boo*sidNe#=IpH b&asA'PlpgN/A7
Lec0a: 7&%< Ganiel Rle. 7&%=F. Dbjetos inteligentes: cuando la domótica evolucionó 0acia el "nternet de las cosas. 7& minutos. 4itio 5eb: 0ttp:++555.7&minutos.es+noticia+7=>&??7>; Autor: Emilio (ledó 4ánc0e AKo: 7&%7 ítulo: 8/or qué Arduino Luente: 0ttp:++555.todoelectronica.com+T';T@7T'7T#LporHqueHarduinoH ventajasHsobreHotrosHmicrocontroladoresHpH%;=&?.0tml 4imón Ion*. 7&%7F. ;& /royectos con Arduino. Iadrid, EspaKa: Estribor. Sarios. 7&%7F. (ibro básico de Arduino: electrónica y programación. #ogotá, 'olombia: ienda de Mobótica. ítulo: 4o!t5are que maneja Arduino Rrado académico: "ngeniería écnica en "n!ormática de 4istemas (ugar de publicación: Salencia "nstitución: niversitat politécnica de valencia 0ttps:++riunet.upv.es+bitstream+0andle+%&7=%+%@77@+Iemoria.pd! Iaría Ronále. 7&%=F. )indo5s %& y Arduino se llevarán muy bien para 0acerse !uertes en el !uturo del "nternet de las 'osas. 7&%=, de xata*a 4itio 5eb: 0ttp:++555.xata*a.com+aplicaciones+5indo5sH%&HyHarduinoHseHllevaranH muyHbienHparaH0acerseH!uertesHenHelH!uturoHdelHinternetHdeHlasHcosas
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