“Año de la consolidación del Mar de Grau”
UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECANICA Y ELECTRICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRONICA
TRABA RABAJO JO DE DE INVE INVEST STIG IGAC ACII N TEMA: ILUMINACION CON DOMOTICA AUTORES:
Saravia Conislla, Carlos
CURSO:
ELECTRONICA INDUSTRIAL TUTOR:
Ing. Geronimo Huaman, Celso LIMA – PERU 201
ILUMINACION CON DOMOTICA
DEDICATORIA Dedico este proyecto a Dios y a mis padres. A Dios porque ha estado conmigo a cada paso que doy doy, cuid cuidán ándo dome me y dánd dándom ome e ort orta! a!e" e"a a para para continuar, a mis padres, padres, quienes a !o !o !argo de mi #ida han #e!ado por mi $ienestar y educaci%n siendo mi apoyo apoyo en todo momento. Depositando Depositando su entera conian"a en cada reto que se me presenta$a sin dudar ni un so!o momento en mi inte!igenc inte!igencia ia y capacidad capacidad.. &s por e!!o e!!o que soy !o !o que soy ahora.
AGRADECIMIENTO A nuestros padres por ha$ernos or'ado como !a persona que somos en !a actua!idad( muchos de !os !ogros se !os de$emos a ustedes, en !os que inc!uimos este. Nos ormaron con reg!as y ciertas !i$ertades, pero a! ina! de cuentas, nos moti#aron con constancia para a!can"ar nuestros anhe!os.
PROLOGO
&n !os )!timos a*os se está produciendo grandes e interesantes cam$ios, que contri$uyen a !a moderni"aci%n. Ta!es como mantenernos en comunicaci%n, !a automati"aci%n y e! contro! remoto de m)!tip!es aparatos y a! ahorro energ+tico a! usar eicientemente !os dispositi#os a nuestra disposici%n. Nos reerimos a !a Dom%tica --, una so!uci%n de! uturo que ya comien"a a estar presente en nuestras #idas. La Domotica se podra deinir como !a integraci%n de !a tecno!oga en e! dise*o inte!igente de una /i#ienda. La #i#ienda Domotica nace para aci!itar !a #ida de !os cuidadanos haci+ndo!a mas comoda, mas segura, y con mayores posi$i!idades de comunicaci%n y ahorro energ+tico. &n este inorme, se a$ordara puntos #ita!es para poder empe"ar en e! mundo de !a Domotica, creaci%n de un app-- para poder contro!ar desde un 0martphone y mu!tip!es ap!icaciones que se podrá hacer.
ÍNDICE Caratu!a
123
Titu!o
143
Dedicatoria
153
Agradecimiento
163
7ro!ogo
183
9ndice :enera!
1;3
9ndice de
1=3
Captu!o I
1>3
Captu!o II
12?3
Captu!o II
1283
Captu!o I/
1283
@i$!iograa
14;3
Aneo
14=3
ÍNDICE DE FIGURAS 2. Captu!o I 4. Capitu!o II 4.2.
6.4 Dataseet Triac 1Caracteristicas3 6.5 Datasheet Triac 1/o!ta'es3 6.6 Conexión con el bluetooth 4.5 Recepcion de Datos 4.6 Recepcion de Datos 2 4.7 Borrado de las variables 4.8 Envio de datos 4. Desconectar bluetooth ! salir del app 4."# Circuito ter$inado 4."" Circuito %uncionando 5. &'E()
5." Datasheet Optocop!ador
8.4 Datasheet @T25; 8.5 Circuito de 7otencia 1I0I03 8.6 Circuito de 7otencia 1AB&03 8.8 Circuito de 7otencia 1&n p!aca3 8.; App
CAPÍTULO I PLANTAMIENDO DEL PROBLEMA 1.1.
PROBLEMAS DE LA DOMOTICA
Se dice que una vivienda es domotica cuando incluye una infraestructura propia del cableado y equipos necesarios para brindar servicios avanzados, optimizando a la vez las funciones dentro del hogar, a medida que el mundo va avanzando y los seres humanos evolucionando, todo aquello que conocemos también va cambiando y la domotica no es la excepción por que hoy en día se esta implementado el software como otro medio para este tipo de procedimientos, otro medio muy utilizado es el infrarrojo u el bluethoth ya que cada vez son mas los dispositivos que incorporan enlaces a medios inalmbricos! "as personas en la actualidad buscan una mayor comunicación por ejemplo la internet, los celulares etc! pero muchas veces no se cuenta con ninguno de estos medios por que se le quedo el celular en la casa y necesita comunicarse con alguien o buscar alg#n contacto, simplemente no tiene internet o no tienen tiempo para descargar alg#n archivo el cual demora mucho, cuando uno de estos medios falla la comunicación se vuelve muy lenta y molesta, por que no tenemos como comunicarnos, también se presenta el problema de que por alg#n motivo se nos quedo un archivo en la laptop el cual necesitbamos llevar al trabajo o a la universidad y por un descuido de nosotros se nos olvido, se vuelve un problema entonces por que la casa esta muy lejos y toca volver a coger autob#s, metro etc! y se pierde tiempo y dinero entre otras cosas! $uando no se encuentra solución para estos problemas, la %&'&()$* y el S&+(*-. hacen este trabajo que parece imposible pero que resulta muy sencillo!
Otro pro$!ema seria que en nuestro pas para !a mayora de !a gente es un tema de ec!usi#idad y so$re todo de a!tos costos. &s Desconocido para muchos, contrario a !o que se piensa, que hoy en dia es posi$!e tener un hogar muy a !a #anguardia
1.2 PROBLEMAS DE ILUMINACION CON DOMOTICA
/no de los principales retos de la domótica desde sus inicios ha sido poder ejercer un control sobre el circuito de iluminación! 0asta el punto que, disponer de una vivienda domótica se relacionaba al hecho de poder controlar las luces de la casa de una forma centralizada y remota, mediante un mando a distancia! $entralizar su encendido1apagado o regular la intensidad del mismo, nacieron para poder disfrutar de un mayor confort en nuestras casas, ejercer un control comodo y remoto de los mismos, e incluso llegar crear ambientes adecuados modi2cando la intensidad de la iluminación3 dimmers4 en función de los gustos de cada usuario!
Con e! tiempo, surgieron nue#as necesidades que se ueron a*adiendo, como e! encendidoapagado automático de !uces mediante sensores con#enciona!es de mo#imiento o presencia 1re!acionados a su #e" con e! ahorro energ+tico3, cada #e" más soisticados, hasta !!egar a disponer de sensores que com$ina$an !a detecci%n de presencia y !a medici%n de !a cantidad de !uminosidad 1!u3, $uscando poder !!egar a! %ptimo de una regu!aci%n constante de !u", es decir, conseguir de orma automática, !a cantidad de !u" artiicia! 'usta, en unci%n de !a presencia y !a medida de !a !u" natura! que tiene !a ha$itaci%n en cada momento. Con !a !!egada de !a tecno!oga L&D y más en concreto su #ersi%n B:@, capa" de poder conseguir e! co!or de !a !u" que se desee, !os contro!es y regu!aci%n de !a i!uminaci%n se ueron soisticado para poder ser capaces de crear am$ientes, contro!ando no so!o e! encendidoapagado remoto yEo automático, !a intensidad de !u" adeacuada, sino tam$i+n e! co!or e!egido en cada ocasi%n. &sta creaci%n de am$ientes !umnicos en com$inaci%n con e! !an"amiento de otros e#entos integrados en e! sistema dom%tico, como puede ser !a $a'ada de persianas, e! encendido de !a T/ o e! proyector de cine, para poder #isionar una pe!icu!a en nuestro sa!%n o cine en casa, constituyen !as !!amadas escenas, que 'untan en un )nico contro!, #arias acciones de dierentes sistemas entre !as que !a correcta deinici%n de !as #aria$!es !umnicas se considera como una parte importante de !a misma para crear un am$iente adecuado
CAPITULO II MARCO TEÓRICO 2.1.
DOMOTICA
&! con'unto de sistemas capaces de automati"ar una #i#ienda, aportando ser#icios de gesti%n energetica, seguridad, $ienestar y comunicaci%n, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y eteriores de comunicaci%n, ca$!eadas o ina!ám$ricas, y cuyo contro! go"a de cierta u$icuidad, desde dentro y uera de! hogar. 0e podra deinir como !a integraci%n de !a tecno!oga en e! dicenF o inte!igente de un recinto cerrado as como apagar E encender ( a$rirE cerrar y regu!ar !as dierentes ap!icaciones y dispositi#os dom+sticos, con insta!aciones, sistemas y unciones para i!uminaci%n, c!imati"aci%n, persianas, puertas, #entanas, cerraduras, riego, e!ectrodomesticos, contro! de suministro de agua, gas, y e!ectricidad, etc.G2HG25H
1) Iluminacin La i!uminaci%n es una de !as mayores uentes de consumo energ+tico por !o cua! !a Dom%tica trata de me'orar e! consumo de !u". &s una de !a me'or manera de ep!otar esta uente de energa a! máimo ya que se contro!ara !a !uminosidad en cada espacio dependiendo de su uso. 0u ap!icaci%n más uti!i"ada en !a i!uminaci%n es !a de un contro! tota! de !as !uces de una casa o ediicio, con !o cua! se programara !a i!uminaci%n dependiendo si se !a necesita en !os dierentes horarios que se quisiera !o cua! nos ser#ira para !a mayor eecti#idad de !a uente energ+tica con !o que se me'orara Consumo, Dinero, 0eguridad, Tiempo, etc.G>H
2) Clima!i"acin# La c!imati"aci%n en una Casa u Oicina es una necesidad hoy en da ya que e! mundo ha tenido unas #ariantes con e! ca!entamiento g!o$a! e! c!ima es uno de esos actores aectados, por eso es muy importante en !a dom%tica !a c!imati"aci%n con !o cua! se podrá automati"ar !os sistemas de ca!eacci%n y aire acondicionado, as como programar am$os sistemas para un me'or consumo energ+tico 1 ahorro3 para !as dierentes "onas en una casa u oicina. Con !o cua! se me'ora !os espacios de! !ugar, por !o que !as personas son !as $eneiciadas con !o cua! tendrán un mayor conort y am$iente en e! !ugar. G2?H
sistemas de acceso, !a te!e#ision, !as redes de datos 1ca$!eados e ina!am$ricos3, e!ectrodomesticos, equipamiento de audio y #ideo, ca!eaccion, airecondicionado, seguridad, riego, i!uminacion, etc. G2H
B. Di$%&$i!i'&$# 1) C&n!(&la&(# Los contro!adores son !os dispositi#os que gestionan e! sistema segun !a programacion y !a inormacion que reci$en. 7uede ha$er un contro!ador so!o, o #arios distri$uidos por e! sistema. G2H
2) Ac!ua&(# &! actuador es un dispositi#o capa" de e'ecutar yEo reci$ir una orden de! contro!ador y rea!i"ar una accioK n so$re un aparato o sistema 1encendidoEapagado, su$idaE$a'ada, aperturaEcierre, etc.3. G2H *) S+n$&( &! sensor es e! dispositi#o que monitori"a e! entorno captando inormacion que transmite a! sistema 1sensores de agua, gas, humo, temperatura, #iento, humedad, !!u#ia, i!uminacion, etc.3. G2H ,) Bu$ # &s $us es e! medio de transmision que transporta !a inormacion entre !os distintos dispositi#os por un ca$!eado propio, por !a redes de otros sistemas 1red e!ectrica, red te!eonica, red de datos3 o de orma ina!am$rica. G2H -) In!+(ac+# Los interaces reiere a !os dispositi#os 1panta!!as, mo#i!, Internet, conectores3 y !os ormatos 1$inario, audio3 en que se muestra !a inormacion de! sistema para !os usuarios 1u otros sistemas3 y donde !os mismos pueden interactuar con e! sistema.G2H 2.2 ARDUINO La tar'eta Arduino UNO B5 es una p!ataorma de e!ectr%nica a$ierta para !a creaci%n de prototipos $asada en sotare y hardare !ei$!es y áci!es de usar. 0e cre% para artistas, dise*adores, aicionados y cua!quiera interesado en crear entornos u o$'etos interacti#os. Arduino puede tomar inormaci%n de! entorno a tra#+s de suspines de entrada de toda una gama de sensores y puede aectar aque!!o que !e rodea contro!ando !uces, motores y otros actuadores. &! micro contro!ador en !a p!aca Arduino se programa mediante e! !engua'e de programaci%n Arduino 1$asado en iring3 y e! entorno de desarro!!o Arduino 1$asado en 7rocessing3. Los proyectos hechos con Arduino pueden e'ecutarse sin necesidad de conectar a un ordenador, si$ien tienen !a posi$i!idad de hacer!o y comunicar con dierentes tipos de sotare 1p.e'.
2.2.1 MODULO BLUET/OOT 0e denomina @!uetooth a! protoco!o de comunicaciones dise*ado especia!mente paradispositi#os de $a'o consumo, que requieren corto a!cance de emisi%n y$asados en transceptores de $a'o costo. Opera mediante un en!ace por radiorecuenciaen !a $anda I0M de !os 4,6 :". 0u uso es adecuado cuando puede ha$er dos o másdispositi#os en un área reducida sin grandes necesidades de ancho de $anda.@!uetooth tiene !a #enta'a de simp!iicar e! descu$rimiento y coniguraci%n de !osdispositi#os, ya que +stos pueden indicar a otros !os ser#icios que orecen, !o queredunda en !a accesi$i!idad de !os mismos sin un contro! ep!cito de direcciones de red,permisos y otros aspectos tpicos de redes tradiciona!es. &! i
2.* APP IN0ENTOR :oog!e App In#entor es una p!ataorma de :oog!e La$s para crear ap!icaciones de sotare para e! sistema operati#o Android. De orma #isua! y a partir de un con'unto de herramientas $ásicas, e! usuario puede ir en!a"ando una serie de $!oques para crear !a ap!icaci%n. &! sistema es gratuito y se puede descargar áci!mente de !a e$. Las ap!icaciones ruto de App In#entor están !imitadas por su simp!icidad, aunque permiten cu$rir un gran n)mero de necesidades $ásicas en un dispositi#o m%#i!. Con :oog!e App In#entor, se espera un incremento importante en e! n)mero de ap!icaciones para Android de$ido a dos grandes actores !a simp!icidad de uso, que aci!itará !a aparici%n de un gran n)mero de nue#as ap!icaciones( y :oog!e 7!ay, e! centro de distri$uci%n de ap!icaciones para Android donde cua!quier usuario puede distri$uir sus creaciones !i$remente
CAPITULO III POSIBLES SOLUCIONES *.1. POSIBLES SOLUCIONES GENERALES 0i queremos automati"ar !a mayora de e!ectrodom+sticos de nuestro hogar , eisten dierentes esco!!os para !ograr!o, ta!es como crear una centra! de contro! de todos e!!os . Unas de !as so!uciones para !a comunicaci%n digita! entre e! arduino con !os componente que tenemos en nuestro hogar, es hacer una intera" ayudado por e! modu!o $!uetooth para una conei%n ina!ám$rica con un trasmisi%n y recepci%n de inormaci%n. 7ero a !os componentes !e damos dierentes usos, además de tener dierentes demandas de #o!ta'e. 7ara e!!o, gracias a! c%digo !i$re que nos dispone arduino podemos crear un c%digo para dichas necesidades. Ademas para contro!ar dichas unciones desde un android hay que dise*ar una app, que este acorde a !as eigencias. Uti!i"ando e! App In#entor, ap!icaci%n de goog!e desarro!!ado por e! MIT. Otras de !as 0o!uciones seria automati"ar e! hogar con un 7LC.
CAPITULO I0 ,.1.LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA La so!uci%n que hemos tomado para este proyecto ah sido dise*ar una intera" que consiste en un circuito de potencia , un c%digo en arduino para !a transerencia de datos.
L& +m&$ i'ii& +n * +!a%a$# ,.1.1 ETAPA DE POTENCIA 7ABTI&NDO D&L 7BO@L&MA 0& 7ID& CONTBOLAB TB&0 LAM7ABA0 D& 8? CEU 7BIM&BO a!!amos !a corriente que #a a tener que soportar nuestro dispositi#o Con !a %rmu!a I =
W V
De donde o$tenemos I =
50 W 220 V
= 227 mA
7or !o tanto e! dispositi#o que se de$e se!eccionar de$e soportar por !o menos 500 mA o superior 7or e!!o e!egimos TBIAC @T25; ;??/ &n !a ho'a de datos U$icamos !os siguientes parámetros
La corriente con !a que empie"a a conducir I :T &! #o!ta'e de puerta y e! termina! / :T La corriente máima que soporta e! puerta I :M
Con !os datos anteriores ha!!aremos !a resistencia que !imitara !a corriente a !a puerta R=
V −Vgt Igt
Bemp!a"amos R=
220 v −1.5 v 35 mA
=6.24 K Ω
7ara ais!ar me'or !os dos circuitos 1$a'a y mediana tensi%n3 se uti!i"a un opto acop!ador &n este caso uti!i"aremos e! MOC 5?42 que soporta una tensi%n de 4??E6?? # 7ara e!!o ca!cu!amos !a resistencia con !a %rmu!a R=
9 v −1.5 v 20 mA
=
375 K Ω
Luego se hace un peque*o circuito para uti!i"ar!o como un interruptor usando Transistores 4n4444 'unto a! arduino. /amos a armar un circuito con e! 4n4444 y arduino !a sa!ida digita! de nuestro arduino uno #a ir conectada una resistencia de 55?ohm y posteriormente a !a $ase de! transistor, e! emisor #a directo a tierra 'unto a uns resistencia de 44?ohm y e! co!ector #a directa a una $atera. Bepresenta e! #o!ta'e que #amos a mane'ar pero en nuestro caso #amos a usar 24 #o!ts DC.
,.1.2 CREACION DE CODIGO El ci& 3u+ $+ im%l+m+n!& +n +l a(uin& u+ +l $iui+n!+# int led6789,led698:,led6;8<= int cont678>,cont698>,cont6;8>= int st6an78>,st6an98>,st6an;8>= int hmi678>,hmi698>,hmi6;8>= char rec= int sec8>,sec6ant8>=
char bu?er@7>A= void setup34 B pin'ode39,&/(C/(4= pin'ode3:,&/(C/(4= pin'ode3<,&/(C/(4= Serial!begin3DE>>4= F
void loop34 B
sprintf3bu?er,GHd,Hd,HdG,hmi67,hmi69,hmi6;4= Serial!println3bu?er4= rec8Serial!read34= delay3D>>4= led6uno34= led6dos34= led6tres34= o?34=
F IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII void led6uno34B if3rec88J7J4B digitalrite3led67,0)K04= st6an7871st6an7= cont67LL= hmi6787= F if33st6an788>4MM3cont6788944B digitalrite3led67,"&4=
st6an78>= cont678>= hmi678>= F F IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII void led6dos34B
if3rec88J9J4B digitalrite3led69,0)K04= st6an9871st6an9= cont69LL= hmi6987= F if33st6an988>4MM3cont6988944B digitalrite3led69,"&4= st6an98>= cont698>= hmi698>= F F IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII void led6tres34B if3rec88J;J4B digitalrite3led6;,0)K04= st6an;871st6an;= cont6;LL= hmi6;87= F if33st6an;88>4MM3cont6;88944B
digitalrite3led6;,"&4= st6an;8>= cont6;8>= hmi6;8>= F F IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII void o? 34B if33rec88J:J4MM3cont678874MM3cont698874MM3cont6;8874NN 33rec8J:J4MM3sec887444B digitalrite3led67,"&4= digitalrite3led69,"&4= digitalrite3led6;,"&4= st6an78>= cont678>= hmi678>= st6an98>= cont698>= hmi698>= st6an;8>= cont6;8>= hmi6;8>= sec8>= sec6ant8>= F F
,.1.* ELABORACION DEL APP
•
CON&IN CON &L @LU&TOOT
%i*ura 4.4 Conexión con el bluetooth •
B&C&7CION D& DATO0
%i*ura 4.5 Recepcion de Datos
%i*ura 4.6 Recepcion de Datos 2
•
@OBBADO D& LA0 /ABIA@L&0
%i*ura 4.7 Borrado de las variables
•
&N/IO D& DATO0
%i*ura 4.8 Envio de datos
•
D&0CON&CTAB @LU&TOOT P 0ALIB D&L A77
%i*ura 4. Desconectar bluetooth ! salir del app
CONCLUSIONES
&l ter$inar el proceso de creación de la app + ! del códi*o en arduino + se co$en,ó con el ar$ado de la pla,a ! la conexcion con el arduino ! $odulo bluetooth. %uncionando con -xito
FIG. 4.10 Circuito terminado
%/ 4."" Circuito %uncionando
CAPÍTULO 0 BIBLIOGRAFÍA
G2H. Qose Manue! uido$ro, La dom%tica como so!uci%n de! uturo. Madrid,4??= G4H. Qa#ier Caceres , Tesis Domotica UTA, Madrid,4??= G5H. Bicardo Danie! Carrana 7e*a, Contro! Computari"ado Uni#ersidad de Na#o'oa,4?26 [ 4] . arduino! 37 de 7 de 9>7:4! Arduino.cc ! &btenido dehttpOIIwww!arduino!ccIenIpmwiPi!phpQn8
@
dom%tico. /a!encia,/a!encia, &spa*a.
&n!aces
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AN&O 2
AN&O 4
AN&O 5 C-&(./S )S)S
