CONTROL DE LUCES DE TALLER CON DISPOSITIVO MÓVIL

ARBEY BURBANO VARGAS FREDY JAVIER UREÑA OSPINA

FAIBER ROMAN CARDOSO ARIAS ANDRES FELIPE ALMARIO

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL NEIVA 2017

CONTROL DE LUCES DE TALLER CON DISPOSITIVO MÓVIL

ARBEY BURBANO VARGAS FREDY JAVIER UREÑA OSPINA

FAIBER ROMAN CARDOSO ARIAS ANDRES FELIPE ALMARIO

Informe final de seminario de profundización presentado como requisito para optar al título de INGENIERO INDUSTRIAL

Asesor Ing. JOSE JAVIER CANO

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL NEIVA 2017

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Nota de aceptación

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Firma del presidente del jurado

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Firma del jurado

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Firma del jurado

Neiva, 13 de Junio de 2017

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DEDICATORIA

A mi mujer y a mis hijos que han estado ahí para alentarme cada día, por la paciencia y el apoyo que tuvieron no solo durante el desarrollo del proyecto, sino a lo largo de todo este tiempo para llevar a cabo mis metas. A ellos los dedico este proyecto con gran afecto y cariño.

ARBEY BURBANO VARGAS A Dios por llenar mi vida de cosas maravillosas, permitiéndome día a día crecer intelectual, emocional y espiritualmente; a mi esposa que ha sido el apoyo moral durante todo el desarrollo de mi etapa profesional; y a mis dos pequeños, que son las personas a la cual quiero darles ejemplo, mostrándole que todos los esfuerzos valen la pena, y que todas las metas que se propongan, con esfuerzo y dedicación llegaran a ellas.

FREDY JAVIER UREÑA OSPINA A mis padres por apoyarme en los momentos más difíciles para seguir luchando por mis sueños, y por la paciencia que ha tenido durante todo el desarrollo de mi etapa profesional. A mis familiares por brindarme su carisma y motivación para seguir superándome profesionalmente a pesar de las dificultades por las que he pasado. Gracias por tantos momentos de alegría y felicidad.

FAIBER ROMAN CARDOSO ARIAS A mis padres por educarme y convertirme en la persona que ahora soy. A mi familia en general, porque me han brindado su apoyo incondicional y por compartir conmigo buenos y malos momentos.

ANDRÉS FELIPE ALMARIO

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AGRADECIMIENTOS

A la Universidad Cooperativa de Colombia Sede Neiva, por la oportunidad que nos brindó en esta etapa de formación académica y profesional. Al ingeniero Oviedo, director del proyecto de grado, por su presencia incondicional, sus apreciados y relevantes aportes, críticas, comentarios y sugerencias durante el desarrollo de esta tesis. A nuestros maestros que en este andar por la vida, influyeron con sus lecciones y experiencias en formarnos como personas de bien y preparadas para los retos que propone la vida, a cada uno de ellos les agradecemos por brindarnos sus conocimientos y su valioso tiempo. A nuestros amigos y compañeros por compartir con nosotros las risas, reuniones y pláticas durante nuestro proceso de realización profesional; y a todo el personal de laboratorios y del programa de Ingeniería Industrial por el apoyo y colaboración.

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CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 15

1. OBJETIVOS ....................................................................................................... 16

1.1 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................... 16

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................ 16 2. CONCEPTOS BÁSICOS ................................................................................... 17

2.1 DOMÓTICA ..................................................................................................... 17

2.2 SISTEMA DE CONTROL ................................................................................. 18

2.3 OPEN SOURCE .............................................................................................. 19

2.4 ARDUINO ........................................................................................................ 20 2.4.1 Pines de entrada y salida. ............................................................................. 22 2.4.2 Programación. ............................................................................................... 23

2.5 MÓDULO DE TRANSMISIÓN ......................................................................... 25

2.6 INTERFAZ DE VISUALIZACIÓN ..................................................................... 26 2.6.1 Características. ............................................................................................. 26

2.7 DESARROLLO DE APLICACIONES ANDROID ............................................. 27

2.8 APP INVENTOR .............................................................................................. 27 3. ACONDICIONAMIENTO DEL LABORATORIO ................................................. 31 4. REQUERIMIENTOS .......................................................................................... 34

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4.1 SENSORES DEL DISPOSITIVO MÓVIL ......................................................... 34

4.2 INTERFAZ DE CONTROL ANDROID ............................................................. 34

4.3 VENTANAS DE APLICACIÓN ......................................................................... 34 4.3.1 Ventana de bienvenida. ................................................................................ 35 4.3.2 Ventana de control. ....................................................................................... 35 5. DESCRIPCIÓN DEL HARDWARE IMPLEMENTADO PARA EL SISTEMA DE

CONTROL ......................................................................................................... 39

5.1 RECEPCIÓN Y PROCESAMIENTO DE COMANDOS .................................... 39

5.2 ACCIONAMIENTO DE CARGAS DE POTENCIA ........................................... 40 6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .......................................................................... 43 7. CONCLUSIONES .............................................................................................. 48 BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 49 ANEXOS ................................................................................................................ 50

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LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Comandos de voz programados en la aplicación. ................................... 37

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LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1.Sistema domótico .................................................................................... 17

Figura 2. Logo del open source ............................................................................. 20

Figura 3. Vista frontal del arduino uno ................................................................... 21

Figura 4. Vista posterior del arduino uno. .............................................................. 21

Figura 5. Interfaz gráfica del entorno de programación arduino. ........................... 23

Figura 6. Módulo bluetooth HC-05 ......................................................................... 25

Figura 7. Interfaz visual del entorno de desarrollo ................................................. 29

Figura 8. Diagrama de bloques de App inventor .................................................... 30

Figura 9. Instalaciones del laboratorio ................................................................... 31

Figura 10. Interruptor de iluminación. .................................................................... 32

Figura 11. Luces del módulo 1 ............................................................................... 32

Figura 12. Luces del módulo 2 ............................................................................... 33

Figura 13. Diagrama de bloques de requerimientos del proyecto .......................... 34

Figura 14. Ventana de bienvenida ......................................................................... 35

Figura 15. Ventana de control ................................................................................ 36

Figura 16. Ventana de conexión bluetooth ............................................................ 36

Figura 17. Encendido y apagado de cada módulo de iluminación ......................... 37

Figura 18. Reconocimiento de voz habilitado ........................................................ 38

Figura 19. Diagrama de bloques del hardware. ..................................................... 39

Figura 20. Diagrama electrónico de la etapa de comunicación bluetooth .............. 39

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Figura 21. Consumo total del sistema lumínico del laboratorio .............................. 40

Figura 22. Módulo de relés integrado de dos canales. .......................................... 41

Figura 23. Diagrama electrónico de la etapa de potencia ...................................... 42

Figura 24. Diagrama completo del sistema de control ........................................... 42

Figura 25. Cajillas de separación del sistema eléctrico y electrónico .................... 43

Figura 26. Instalación del circuito de potencia y de control en la cajilla (A y B) .... 44

Figura 27. Cableado del circuito de control con el sistema eléctrico...................... 45

Figura 28. Verificación de funcionalidad del sistema completo .............................. 45

Figura 29. Encendido de las luces por comandos de voz ...................................... 46

Figura 30. Encendido del módulo 1. ...................................................................... 46

Figura 31. Encendido del módulo 2 ....................................................................... 47

Figura 32. Module HC05 ........................................................................................ 50

Figura 33. Pin out configuration ............................................................................. 52

Figura 34. Typical application circuit ...................................................................... 52

Figura 35. Bluetooh module ................................................................................... 53

Figura 36. Send and receive data from module bluetooth ..................................... 54

Figura 37. Arduino ................................................................................................. 57

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LISTA DE ANEXOS

Pág.

Anexo A. Datasheet bluetooth to serial port ........................................................... 50 Anexo B. Arduino UNO .......................................................................................... 57

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GLOSARIO

ANDROID: es un sistema operativo libre en donde se pueden desarrollar aplicaciones para dispositivos móviles al gusto de los usuarios. APLICACIÓN MÓVIL: es una aplicación informática diseñada para ser ejecutada en teléfonos inteligentes, tabletas y otros dispositivos móviles. APP INVENTOR: es una plataforma web que permite crear aplicaciones de software para el sistema operativo Android. De forma visual y a partir de un conjunto de herramientas básicas, el usuario puede ir enlazando una serie de bloques para crear la aplicación. ACTUADORES: son dispositivos electrónicos capaces de transformar una señal eléctrica en un proceso automatizado; en este caso son los relés electromecánicos utilizados para accionar las cargas de corriente alterna. ARDUINO UNO: es una completa placa basada en el ATmega328 que se usa para recibir los datos provenientes de la aplicación móvil y luego hacer el envío de los mismos para el accionamiento de los actuadores. AUTOMATIZACIÓN: es una rama de la electrónica orientada a realizar procesos de manera autónoma a través de sensores y actuadores, aplicando tecnología de comunicaciones para la realización de tareas de manera remota. BLUETOOTH: es un estándar que opera en la banda de los 2.4 GHz. Es empleado en enlaces de radio de corto alcance, destinado para reemplazar el cableado existente entre dispositivos electrónicos como teléfonos celulares, Asistentes Personales Digitales (PDA), computadoras y muchos otros. La tecnología empleada permite a los usuarios conexiones instantáneas de voz y datos entre varios dispositivos en tiempo real. DOMÓTICA: es un conjunto de técnicas orientadas a automatizar una vivienda, que integran tecnología de comunicaciones inalámbricas y de gestión energética, brindando interacción entre el usuario y el sistema de control. OPEN SOURCE: tecnología orientada al desarrollo de código y hardware abierto, es decir que no están restringidos los derechos de autor, permitiendo que otros puedan hacer uso de dicha información con el fin de retroalimentar y mejorar cada desarrollo. RELÉS ELECTROMECÁNICOS: son interruptores accionados mediante electroimanes, utilizados para la etapa de potencia a través del accionamiento de cargas de corriente alterna.

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TELÉFONO INTELIGENTE: es un dispositivo inalámbrico electrónico basado en la tecnología de ondas de radio, que tiene la misma funcionalidad que cualquier teléfono de línea fija. Es un elemento a medio camino entre un teléfono móvil clásico y una PDA ya que permite hacer llamadas y enviar mensajes de texto como un móvil convencional pero además incluye características cercanas a las de un ordenador personal.

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RESUMEN

Este trabajo consiste en la automatización de un sistema de iluminación de un laboratorio ubicado en las instalaciones de la Universidad Cooperativa de Colombia sede Neiva, a través de una aplicación móvil desarrollada en Android; el aplicativo realiza el envío de comandos ingresados por el usuario hacia una tarjeta Arduino mediante un módulo de comunicación bluetooth, donde posteriormente realiza el accionamiento de las cargas de corriente alterna para energizar el sistema de iluminación. El desarrollo de este proyecto está motivado por la necesidad de realizar un producto de control domótico similar a los ofrecidos comercialmente con la diferencia de utilizar tecnología Open Source que es mucho más barata, confiable y que se puede adquirir en el mercado local. Gracias a la solución implementada en el proyecto es posible realizar el encendido y apagado de las luces hasta por comandos de voz desde la aplicación móvil, permitiéndole ofrecer mayor flexibilidad y autonomía al sistema. Palabras claves: Automatización; Android; Arduino; bluetooth; Open Source.

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INTRODUCCIÓN

El impacto que ha tenido el desarrollo de los llamados teléfonos inteligentes (Smartphone) ha sido tan impresionante que según la UIT, el organismo especializado de las Naciones Unidas para las Tecnologías de la Información y comunicación, en el año 2000 había en todo el mundo un poco más de 700 millones de líneas móviles, y hasta el 2015 el número se situaba en los 7000 millones, prácticamente la misma cantidad de personas que hay en todo el planeta.1 Aquellos dispositivos han tenido tanta influencia en la vida del hombre, que ahora se convirtieron en una parte indispensable para la interacción social y el estilo de vida de la sociedad actual. Tanto así que con tan sólo oprimir un botón es posible reservar un taxi, saber el estado del tiempo, localizar el restaurante más cercano y hasta controlar el automóvil desde el Smartphone. Este trabajo pretende aprovechar la versatilidad de los dispositivos móviles para desarrollar una interfaz de fácil manejo que permita realizar el encendido y apagado del sistema de iluminación de un laboratorio de la Universidad Cooperativa de Colombia sede Neiva, a través de comandos que son enviados desde el móvil, procesados por una tarjeta Arduino y ejecutados por un módulo de potencia para el accionamiento de las luces; todo lo anterior se realiza de manera inalámbrica mediante un módulo de comunicación bluetooth. La flexibilidad de este proyecto es tan autónoma que es posible realizar el control lumínico por comandos de voz. Con este proyecto se busca realizar un dispositivo de control lumínico mucho más económico a los existentes comercialmente y mejorar la imagen de la universidad en cuanto a investigación e infraestructura se refiere. Gracias a este trabajo es posible a portar al desarrollo científico y tecnológico de la Universidad ya que permite generar un gran impacto a la comunidad universitaria, motivando a la misma a continuar con investigaciones y desarrollos mucho más sofisticados en aras de brindar un mejor ambiente a la sociedad estudiantil.

1 El mundo ya tiene la misma cantidad de celulares que de gente . Disponible en: http://www.clarin.com/next/mundo-misma-cantidad-celulares-gente_0_BJchxmYwXg.html. Consultado el 16 de Enero del 2017.

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1. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL Automatizar el encendido y apagado de las luces de un laboratorio mediante una aplicación móvil. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Desarrollar la interfaz gráfica de control a través de la plataforma de Android.

Diseñar e implementar el sistema de control de luces usando tecnología Arduino.

Adecuar el sistema eléctrico del laboratorio para implementar el circuito de control electrónico.

Realizar el acondicionamiento del sistema eléctrico y electrónico mediante la construcción de una caja de protección del sistema.

Seleccionar los materiales adecuados que permitan satisfacer las necesidades del proyecto.

Realizar las pruebas correspondientes para verificar el correcto funcionamiento del proyecto.

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2. CONCEPTOS BÁSICOS

2.1 DOMÓTICA El término Domótica está conformado por la unión de la palabra “Domo” que etimológicamente proviene del latín “Domus” que significa casa y el sufijo “Tica” que se adapta de la palabra automática, aunque muchos autores lo pueden diferencias entre “Tic” como tecnologías de la información y “a” de automatización. Este término en Francia se adoptó la unión de las contracciones “Domo” e “Informatique” para formar la palabra “Domotique”, que en 1968 se definía el término domótica en la enciclopedia Larousse como “el concepto de vivienda que integra todos los automatismo en materia de seguridad, gestión de la energía, comunicaciones, etc. La Domótica es un concepto interdisciplinario que se refiere a la integración de las distintas tecnologías en el hogar mediante el uso simultáneo de las telecomunicaciones, la electrónica, la informática y la electricidad. Además su fin es mejorar la calidad de vida de los seres humanos. (Domotica, s.f.).

Figura 1.Sistema domótico

Fuente: Domotica y megafonía2 Hoy en día cuando se habla de domótica se imagina inmediatamente término control remoto que es muy utilizado para cualquier tipo de proceso logrando con

2 JAE Barcelona. Domotica y megafonía. Recuperado de http://www.jaebcn.com/servicios/domotica/

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ello resultados muy satisfactorios en el manejo del dispositivo que se quiere controlar. Una vivienda inteligente está basada en protocolos de comunicación en el ámbito doméstico, su habitante puede controlar desde una computadora ,un celular, o un panel de control elementos como los sistemas de iluminación, climatización, así como también los distintos dispositivos que hay en el interior del hogar (electrodomésticos); utilizar Internet para la compra o incluso vigilar las actividades de los más pequeños en su habitación a través de una cámara web, la flexibilidad de este tipo de control permite a las personas un mejor desempeño en sus actividades cotidianas a niveles tanto familiar, y tecnológico, promoviendo con ello el bienestar social y técnico cuando se habla de automatización, área fundamental para mejorar la efectividad de los procesos. Un sistema inteligente (domótico) es capaz de realizar diversas funciones en una instalación, así como también recoger información proveniente de sensores o entradas, procesarla y emitir órdenes a actuadores o salidas3. 2.2 SISTEMA DE CONTROL Se conoce como un sistema de control a una serie de dispositivos encargados de administrar, ordenar, dirigir o regular el comportamiento de otro sistema, con el fin de reducir las probabilidades de fallo y obtener los resultados deseados. Por lo general, se usan sistemas de control industrial en procesos de producción para controlar equipos o máquinas con el objetivo de ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos y a su vez, ser eficiente según un criterio preestablecido evitando comportamientos bruscos e irreales. Ahora bien, aplicando este término en el área de domótica, tendremos la automatización de todas aquellas rutinas de confort, seguridad y entretenimiento en nuestras viviendas de una forma fácil y transparente en función de la seguridad de la casa o edificio, el mantenimiento del área, el ahorro energético y la ayuda a la gestión del área. Es importante destacar, que los sistemas de automatización, gestión de la energía y seguridad en esta área, se clasifican en los siguientes grupos (en función del método empleado para la transmisión de datos):

Sistemas que usan en todo o en parte señales que se acoplan y transmiten por la instalación eléctrica de baja tensión, tales como sistemas de corrientes portadoras.

3 Diseño e implementación de un prototipo (domsystem) de seguridad y control para mantener el resguardo de bienes y el confort mediante una red de sensores utilizando comunicación Wireless bluetooth Disponible en: http://www.dspace.uce.edu.ec/bitstream/25000/4324/1/T-UCE-0011-172.pdf.

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Sistemas que usan en todo o en parte señales transmitidas por cables específicos para dicha función, tales como cables de pares trenzados, paralelo, coaxial, fibra óptica.

Sistemas que usan señales radiadas, tales como ondas de infrarrojo, radiofrecuencia, ultrasonidos.

Un sistema domótico puede combinar varios de los sistemas anteriores, debiendo cumplir los requisitos aplicables en cada parte del sistema. Según el control del programa podemos establecer dos tipos de sistemas domóticos. a. Sistema centralizado: Sistema en el cual todos los componentes se unen a

un nodo central que dispone de funciones de control y mando. b. Sistema descentralizado: Sistema en que todos sus componentes comparten

la misma línea de comunicación, disponiendo cada uno de ellos de funciones de control y mando4. Para el desarrollo de la propuesta se decide por utilizar el control del programa mediante sistema descentralizado debido a que las necesidades del proyecto lo requieren.

2.3 OPEN SOURCE Open Source, también llamado “Código Abierto” es un término que se utiliza para denominar a cierto tipo de software que se distribuye mediante una licencia que le permite al usuario final, si tiene los conocimientos necesarios, utilizar el código fuente del programa para estudiarlo, modificarlo y realizar mejoras en el mismo, pudiendo incluso hasta redistribuirlo. Este tipo de software provee de características y ventajas únicas, ya que los programadores, al tener acceso al código fuente de una determinada aplicación pueden leerlo y modificarlo, y por lo tanto pueden mejorarlo, añadiéndole opciones y corrigiendo todos los potenciales problemas que pudiera encontrar, con lo que el programa una vez compilado estará mucho mejor diseñado que cuando salió de la computadora de su programador original.

4 Castellanos, L. (2015) Sistemas de control. DTyOC De tecnología y otras cosas.Recuperado de https://dtyoc.com/tag/domotica-2

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Figura 2. Logo del open source

Fuente: ¿Qué es open source?5 Además el tiempo de espera para la corrección de errores es mucho menor que el ciclo que se debería esperar en un programa con su código cerrado, lo que resulta en importantes beneficios para el usuario final6. 2.4 ARDUINO Arduino, es una plataforma de hardware y software libre, flexible y fácil de usar, creado para cualquier persona que desee crear proyectos con entornos y objetos interactivos. Arduino, se basa en una placa con un microcontrolador, al igual que un entorno de desarrollo basado en processing. Existen diferentes placas, entre las que se encuentran Arduino UNO, Arduino BT, Arduino Cookbook, Arduino Due, Arduino Duemilanove, Arduino Ethernet, Arduino FIO, entre otros. Esta placa posee 3 tierras y un botón de reinicio, una entrada de alimentación y conexión USB. A continuación se muestra la vista frontal y vista posterior de la placa:

5 ¿Qué es open source? Tecnologia fácil. Recuperado de http://tecnologia-facil.com/que-es/que-es-open-source/ 6 Ibidem

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Figura 3. Vista frontal del arduino uno

Fuente: Arduino7 Figura 4. Vista posterior del arduino uno.

Fuente: ¿Cómo reconocer falsificaciones? 8

7 Arduino. Productos. Recuperado de http://www.arduino.org/products/boards/arduino-uno 8 Tienda.teubi.co. ¿Cómo reconocer falsificaciones de Arduino? Recuperado de http://tienda.teubi.co/arduino/falsificaciones

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Arduino UNO, funciona con un voltaje de 5V, y proporciona este mismo voltaje de salida, cuenta con una memoria de 32 KB, de los cuales, 0,5 son utilizados por el gestor de arranque, 2 corresponden a SRAM 1 de EEPROM. 2.4.1 Pines de entrada y salida. El Arduino UNO, tiene 14 pines digitales de entrada o salida, de los cuales, 6 se pueden utilizar como PWM, al igual que cuenta con entradas digitales, también cuenta con 6 entradas analógicas. La siguiente es una descripción del uso y funcionalidad de cada pin que posee esta placa:

VIN: Este pin funciona como voltaje de entada a la placa, cuando se pretende utilizar una fuente de alimentación externa.

5V: Este pin, da una salida de %V, es poco recomendado su uso, ya que no pasa por un regulador y puede dañar la placa.

3,3V: Este pin, genera una salida de 3,3V.

GND: Estos son los pines de tierra.

0 (RX) y 1 (TX): Estos pines se pueden utilizar para recibir o transmitir datos series TTL.

2 y 3: Estos pines pueden ser utilizados para activar una interrupción en un valor bajo, o un cambio de valor.

3, 5, 6, 9, 10 y 11: Estos pines identificados con el símbolo ~, proporcionan una salida PWM de 8 bits.

10, 11, 12 y 13: Estos pines apoyan la comunicación SPI. SPI, es un protocolo de datos en serie síncrono que utilizan los microcontroladores para comunicarse con uno o más dispositivos en distancias cortas, al igual que es utilizado para establecer la comunicación entre 2 microcontroladores.

13: En este pin se encuentra conectado un LED, que cuando el pin está en un valor alto, se mantiene encendido, y cuando está en un valor bajo, se mantiene apagado.

AREF: Este pin se utiliza como voltaje de referencia para las entradas analógicas.

Reset: Este pin se utiliza para reiniciar el microcontrolador.

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2.4.2 Programación. Para programar Arduino se hace por medio del entorno de desarrollo integrado (IDE) de Arduino (figura 5). El primer paso es seleccionar el tipo de placa en el IDE en herramientas y después el tipo de tarjeta donde se desea cargar el código de programación. También hay que indicarle al IDE el puerto COM se ha conectado la placa. Se hace a través del menú Herramientas y después puerto serial. Aparecerán una serie de puertos denominados COM que es por donde se comunicará con el computador. El ATmega168 o ATmega328 del Arduino Uno vienen preprogramados con un bootloader que permite subir el código al Arduino sin la necesidad de un programador externo. Se comunica usando el protocolo STK500 original. También se puede programar el microcontrolador usando un programador ICSP (In-Circuit Serial Programming, Programación Serie En-Circuito). Figura 5. Interfaz gráfica del entorno de programación arduino.

Fuente: Autores

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2.5 MÓDULO DE TRANSMISIÓN Para trasmitir los datos de forma inalámbrica obtenidos por la tarjeta Arduino se utilizó el módulo Bluetooth Maestro/Esclavo HC-05 de bajo consumo, flexible y de bajo costo. En el modo maestro puede conectarse con otros módulos bluetooth, mientras que en el modo esclavo queda a la escucha de peticiones de conexión. El módulo suele venir configurado como esclavo, con velocidad de transmisión serial de 9600 bps, 1 bit de parada, y sin bit de paridad. Pueden ajustarse los parámetros del módulo mediante mandos de control emitidos a través de comandos AT. Dispone de dos conexiones de salida para indicar el estado: no conectado, conectado, así mismo se puede conectar a diodos LED o a un pin de entrada de un microcontrolador y analizar su estado. Es ideal como alternativa inalámbrica a la transmisión en serie, todos los parámetros se configuran con Comandos AT. La tarjeta incluye un adaptador con 6 pines de fácil acceso para uso en protoboard9. Figura 6. Módulo bluetooth HC-05

Fuente: Autores

9 J. Alexander Neira y M. Adolfo Vásquez. Desarrollo de una aplicación móvil con s.o Android para monitoreo y registro del peso y estado nutricional humano implementado en plataforma de hardware libre. Consultado el 16 de enero del 2017.

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2.6 INTERFAZ DE VISUALIZACIÓN ANDROID, es un sistema operativo libre, para dispositivos móviles o portátiles, como tabletas y teléfonos inteligentes. Es una plataforma móvil gratuita, abierta, completa y confiable, diseñada principalmente para dispositivos móviles con pantalla táctil como teléfonos inteligentes y tabletas, dándoles la posibilidad de navegar por Internet, instalar aplicaciones, jugar videojuegos, escuchar música, ver videos, enviar mensajes de texto, realizar llamadas, entre otras funciones. En sus inicios fue diseñado por la empresa Android Inc. con el fin de ingresar a las comunicaciones móviles, hoy propiedad de google desde el año 2005. La ventaja principal de Android es que su codificación es abierta y gratuita, así, quien quiera utilizar el sistema operativo para realizar aplicaciones, puede descargar su código fuente. Ofrece un enfoque unificado al desarrollo de aplicaciones. Dichas aplicaciones pueden funcionar en diferentes dispositivos mientras éstos funcionen con el sistema operativo Android. 2.6.1 Características. Android presenta las siguientes características y especificaciones.

Diseño de dispositivo: La plataforma es adaptable a pantallas de altísima resolución.

Conectividad: Soporta GSM/EDGE, GPRS CDMA, EV-DO, UMTS, 4G-LTE, WIFI y WiMAX.

Almacenamiento: Utiliza SQlite, una base de datos liviana, para almacenamiento de datos.

Entorno de desarrollo: Incluye un emulador de dispositivos, herramientas para depuración de memoria y análisis del rendimiento del software

Mensajería: Soporta SMS y MMS.

Navegador Web.

Multimedia.

Soporte de hardware: acelerómetro, cámara, brújula digital, sensor de proximidad, GPS.

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Multitáctil.

Multitarea.

Soporta Flash.

Videollamada. 2.7 DESARROLLO DE APLICACIONES ANDROID Cada día hay más y más desarrolladores que se suben al tren de Android, incluso muchos desarrolladores aficionados que en vista de la gran cantidad de documentación y lo avanzado de las herramientas de desarrollo consiguen excelentes resultados. Las aplicaciones se desarrollan habitualmente en el lenguaje Java con Android Software Development Kit (Android SDK), pero están disponibles muchas otras herramientas de desarrollo, incluyendo un Kit de Desarrollo Nativo para aplicaciones o extensiones en C o C++, App Inventor, un entorno visual para programadores novatos y varios marcos de aplicaciones basadas en la web multiteléfono. También es posible usar las bibliotecas Qt gracias al proyecto Necesitas SDK. 2.8 APP INVENTOR Fue desarrollado por Google, pero en Agosto de 2011 fue publicado como Software Libre bajo la licencia Apache 2.0 y su desarrollo se traspasó al Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) , quién lo ha puesto a disposición de todos. Permite que cualquier persona, incluyendo las no familiarizadas con la programación y el SDK de Android, pueda crear aplicaciones de software para Android. Utiliza una interfaz gráfica, muy similar al Scratch y el StarLogo, que permite a los usuarios arrastrar y soltar objetos visuales para crear una aplicación que puede ejecutarse en el sistema Android. Se trata de una utilidad web que permite realizar aplicaciones para Android sin escribir código Java, todo de forma visual e intuitiva (uniendo piezas de un puzle). Las características principales de App Inventor son:

Es software libre, no es necesario la adquisición de licencias por parte del usuario/desarrollador.

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Es multiplataforma: requiere sólo de un navegador y la máquina virtual de Java instalada, con “java web start”. Se ejecuta vía web, sólo es necesario ejecutar una pequeña aplicación para mostrar el Editor de Bloques (Block Editor) y el emulador, incluso las aplicaciones se guardarán en la web. Por lo cual se puede acceder a los proyectos desde cualquier equipo conectado a Internet.

Permite conectarse directamente al equipo Android, aunque en algunos casos no será posible, por ello incluye un emulador para probar las aplicaciones que se desarrollen.

Permite guardar el proyecto en PC, para enviarlo a otros usuarios o para hacer copia de seguridad.

Permite descargar la aplicación .apk compilada para ser instalada en el dispositivo Android. Por lo cual no se necesita ningún tipo de compilador ni nada por el estilo, todo se realiza en el entorno de App Inventor.

Desde la liberación al MIT es posible bajar el código libre e instalarlo en un servidor institucional.

Se siguen usando los servicios de Google por lo que es necesario tener una cuenta de correo en Gmail.

App Inventor se compone de dos partes: a. La herramienta de diseño, en donde se puede establecer la interfaz de la

aplicación (figura 7). b. El Editor de bloques, donde se crea el comportamiento del programa (figura 8)

La herramienta de diseño ofrece a través de su interfaz web una serie de controles que se pueden añadir a las pantallas del usuario/desarrollador. Estos controles no cubren todos los que trae Android pero sí ofrece un conjunto lo suficientemente amplio como para poder crear aplicaciones complejas. La herramienta de diseño está dividida en cuatro grandes apartados10:

Paleta: la encontramos a la izquierda de la pantalla y recoge todos los componentes con los que podemos trabajar a la hora de crear nuestras aplicaciones (botones, sprite, imágenes, sonidos).

10 Programamos. (2017, Enero 17). Recuperado de http://programamos.es/la-interfaz-de-app-inventor-a-fondo

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Visor: simula una pantalla de un dispositivo móvil, aquí iremos añadiendo los diferentes componentes y dando forma al aspecto que tendrá la app que habíamos imaginado.

Componentes: este apartado recoge en una lista aquellos componentes que finalmente formarán parte de la aplicación, será a partir de esta lista y el último apartado, propiedades, como terminaremos nuestro diseño.

Propiedades: último gran apartado de esta ventana de diseño, seleccionando cada uno de los componentes podremos modificar sus propiedades (modificar textos, cambiar colores, añadir imágenes).

Es en el editor de bloques donde se crea el código de la aplicación que se desarrolla, sólo que en base a componentes gráficos, sin tener que escribir ni una sola línea de código. Aquí es donde se va indicando cómo se comportan los eventos, o qué valores se le van a asignar a los atributos de los componentes que se emplean. Figura 7. Interfaz visual del entorno de desarrollo

Fuente: Autores

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Figura 8. Diagrama de bloques de App inventor

Fuente: Autores Mediante la herramienta descrita anteriormente se desarrollará el aplicativo móvil que realizará la interfaz de comunicación entre el Smartphone y el sistema electrónico.

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3. ACONDICIONAMIENTO DEL LABORATORIO Para realizar el diseño del sistema de control, se tuvo que tener en cuenta varios aspectos en el ambiente de desarrollo, tales como la cantidad de cargas a iluminar y la distribución eléctrica de la misma. En la figura 9 se muestra el ambiente de interés. Figura 9. Instalaciones del laboratorio

Fuente: Autores Puesto que el laboratorio se iluminaba a través de un solo interruptor (figura 10), fue necesario dividirlo en dos secciones (módulos) para darle mayor autonomía. Por tal razón se diseñó un sistema de control para realizar la iluminación de la parte delantera y posterior del laboratorio (figuras 11 y 12). Como se observa cada módulo se ilumina por 5 lámparas fluorescentes a 110 voltios. Teniendo en cuenta aquellos factores se realizó el diseño del circuito electrónico.

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Figura 10. Interruptor de iluminación.

Fuente: Autores Figura 11. Luces del módulo 1

Fuente: Autores

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Figura 12. Luces del módulo 2

Fuente: Autores

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4. REQUERIMIENTOS

Dado que el objeto de este proyecto es realizar la automatización del sistema de iluminación mediante una aplicación móvil, en la figura 13 se muestra el diagrama de bloques de los componentes que se necesitaron para diseñar el hardware y software del sistema. Figura 13. Diagrama de bloques de requerimientos del proyecto

Fuente: Autores 4.1 SENSORES DEL DISPOSITIVO MÓVIL Para realizar el encendido y apagado del sistema de control lumínico, se hizo provecho de las características que ofrecen los dispositivos móviles, tales como el sensor táctil y el sensor de reconocimiento de voz que fueron los escogidos para realizar la automatización del proyecto. 4.2 INTERFAZ DE CONTROL ANDROID El desarrollo de la interfaz gráfica se realizó en la plataforma de App inventor ya que es de fácil manejo y libre de derechos de autor. Para entender cómo funciona la aplicación móvil es necesario apreciar cómo está constituida la interfaz. 4.3 VENTANAS DE APLICACIÓN La aplicación móvil consta de dos ventanas principales, una es la ventana de bienvenida y la otra es la ventana de control.

Sensores del dispositivo móvil

Interfaz de control Android

Módulo de transmisión

inalámbrico y procesamiento de comandos

Módulo de potencia

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4.3.1 Ventana de bienvenida. Es la pantalla de inicio de la aplicación y es la encargada de mostrar por cinco segundos el logo de la misma. Figura 14. Ventana de bienvenida

Fuente: Autores 4.3.2 Ventana de control. Es la pantalla principal de la aplicación, ya que es la que permite realizar el envío de comandos hacia el hardware de control, figura 15. Esta ventana está constituida por tres partes: Conexión bluetooth, comandos táctiles y comandos de voz. a. Conexión bluetooth: Permite visualizar las conexiones bluetooth vinculadas al

dispositivo, y realizar el emparejamiento con el hardware de control. En el caso de la aplicación, el dispositivo de interés es el llamado “ControlUCC”, que una vez vinculado se podrá realizar el envío de comandos.

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Figura 15. Ventana de control

Fuente: Autores

Figura 16. Ventana de conexión bluetooth

Fuente: Autores

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b. Comandos táctiles: Son los botones denominados Módulo 1 y Módulo 2 de la ventana de control. Cuando se presiona el módulo correspondiente, se estará enviando el comando respectivo hacia el sistema de control para realizar el encendido de cada iluminación en particular.

Figura 17. Encendido y apagado de cada módulo de iluminación

Fuente: Autores c. Comandos de voz. Se activa cuando es presionado el botón con el icono del

micrófono, una vez presionado se habilita el reconocimiento de voz para capturar y ejecutar el comando que ha sido previamente programado en la aplicación (figura 18). Los comandos programados se muestran en la tabla 1.

Tabla 1. Comandos de voz programados en la aplicación.

COMANDOS DE VOZ

Encender módulo 1 Apagar módulo 1

Encender módulo 2 Apagar módulo 2

Encender módulos Apagar módulos

Disco módulo 1 Disco módulo 2 Modo discoteca

Fuente: Autores A excepción de los demás comandos, sólo se hará aclaración de las ordenes denominadas como Disco módulo 1, Disco módulo 2 y Modo discoteca.

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Figura 18. Reconocimiento de voz habilitado

Fuente: Autores Cuando es habilitado el comando Disco módulo 1 o Disco módulo 2, activa las luces del módulo correspondiente de manera intermitente por medio segundo (500 ms). En cambio cuando se habilita el comando Modo discoteca, activa los dos módulos simultáneamente también de manera intermitente, pero con una velocidad de destello de ciento cincuenta milisegundos (150 ms), lo que permite dar una sensación visual estroboscópica. En el siguiente apartado se mostrará más detalle del hardware que permite realizar el accionamiento de cada comando indicado.

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5. DESCRIPCIÓN DEL HARDWARE IMPLEMENTADO PARA EL SISTEMA DE CONTROL

En la figura 19 se muestra el diagrama de bloques de la etapa del hardware implementado. Figura 19. Diagrama de bloques del hardware.

Fuente: Autores 5.1 RECEPCIÓN Y PROCESAMIENTO DE COMANDOS Esta etapa está constituida por el módulo de comunicación bluetooth y la tarjeta de procesamiento Arduino. En la figura 20 se muestra el diagrama electrónico de la primera etapa. Figura 20. Diagrama electrónico de la etapa de comunicación bluetooth

Fuente: Autores

Accionamiento de cargas de potencia.

Recepción y procesamiento de

comandos.

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5.2 ACCIONAMIENTO DE CARGAS DE POTENCIA Es la etapa que permite realizar en encendido y apagado de las luces. Todo el accionamiento se realiza mediante relés. Para saber cuáles relés son los indicados que pueden soportar el consumo energético de las cargas, es necesario saber el amperaje de todas las luces del laboratorio. En la figura 21 se muestra el consumo total del sistema lumínico. Figura 21. Consumo total del sistema lumínico del laboratorio

Fuente: Autores Tal como se aprecia en la figura 21 el consumo es de 4.5 Amperios, y como el laboratorio estaba divido en dos módulos de encendido, quiere decir que cada módulo tendría un consumo menor a este valor; por seguridad se eligieron dos relés que pudieran soportar mínimo el doble del amperaje, en este caso se seleccionaron de 10 Amperios. Dado que también fue necesario aislar la etapa de potencia del circuito de recepción y procesamiento de comandos, se decidió utilizar optocopladores que son componentes electrónicos que permiten activar pulsos de 5 voltios mediante luz, en pocas palabras comunican a la etapa de potencia con el circuito de control por medio de señales lógicas (0V-5 V).

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Esto permite que las salidas del Arduino estén protegidas sin riesgo de llegar a quemarse por posibles corrientes parásitas almacenadas en las bobinas de los relés. Afortunadamente en el mercado ya venden módulos integrados que permiten ahorrar tiempo, dinero y esfuerzo en sistemas de potencia como los descritos aquí. Por lo tanto se escogió un módulo que satisface las necesidades del proyecto (figura 22). El diagrama electrónico que describe la etapa de potencia con el Arduino uno se muestra en la figura 23. Los interruptores en el circuito se colocaron con el fin de que el encendido del laboratorio pueda realizarse de manera manual si así se desea o en caso de no disponer de la aplicación móvil en el momento. No obstante en la caja de protección se dejó un código QR para poder descargar la aplicación. En el próximo apartado se verán los resultados ilustrativos del sistema. Figura 22. Módulo de relés integrado de dos canales.

Fuente: Módulo relé de 2 canales11

11 Módulo Relé De 2 Canales. Electrotekmega, comercio electrónico. Productos. Recuperado de http://electrotekmega.com/producto/rele-2-ch/

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Figura 23. Diagrama electrónico de la etapa de potencia

Fuente: Autores En la figura 24 se muestra el diagrama completo del circuito de control electrónico. Figura 24. Diagrama completo del sistema de control

Fuente: Autores

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6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Con el diseño listo, se procedió a realizar el ensamblaje de todo el sistema en el laboratorio. Se utilizaron tres cajillas (figura 25) una para los interruptores, otra para los breakers del sistema eléctrico y otra para el circuito electrónico. Figura 25. Cajillas de separación del sistema eléctrico y electrónico

Fuente: Autores Con cada una de ellas se efectuó el respectivo montaje. Se realizó la parte más crítica del proyecto que fue la adecuación del sistema electrónico en la cajilla (figura 26) junto con la parte de cableado eléctrico (figura 27). Finalmente se procedió a realizar el encendido de todo el sistema y con ello se verifico que no hubo ninguna chispa ni mayores contratiempos para energizarlo (figura 28), lo cual fue un indicio certero para realizar la prueba definitiva de todo el proyecto (encendido de las luces con la aplicación).

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Finalmente se procedió a realizar la comunicación de la App con el hardware mediante el emparejamiento con el módulo bluetooth. Allí se realizaron todas las pruebas de encendido incluyendo las de comandos por voz y afortunamente el sistema funcionó correctamente (figuras 29, 30, 31 y 32). Figura 26. Instalación del circuito de potencia y de control en la cajilla (A y B)

A.

B.

Fuente: Autores

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Figura 27. Cableado del circuito de control con el sistema eléctrico

Fuente: Autores Figura 28. Verificación de funcionalidad del sistema completo

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Fuente: Autores Figura 29. Encendido de las luces por comandos de voz

Fuente: Autores

Figura 30. Encendido del módulo 1.

Fuente: Autores

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Figura 31. Encendido del módulo 2

Fuente: Autores Analizando los resultados obtenidos se deduce que el sistema cumple con las expectativas planteadas en este proyecto, especialmente por la versatilidad que ofrece, destacando que la cobertura que brinda la comunicación bluetooth está alrededor de los 15 metros, distancia suficiente como para encender las luces desde cualquier rincón del laboratorio No obstante si se realizan pequeñas modificaciones, este sistema sería capaz de realizar el encendido lumínico por internet, lo que significa que sería posible encenderlo desde cualquier lugar del mundo. Así pues este desarrollo comprueba la tesis propuesta en el proyecto, destacando que es una alternativa más económica a los productos ofrecidos comercialmente.

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7. CONCLUSIONES Después de realizar los procesos de diseño e implementación, descritos en este proyecto, hacer pruebas, obtener resultados y analizarlos, se puede concluir lo siguiente:

Se desarrolló una aplicación móvil en Android para la automatización de las luces del laboratorio de universidad Cooperativa de Colombia sede Neiva.

Se diseñó e implementó el hardware de control que tiene incluido el módulo de comunicación bluetooth a través del protocolo 802.15.1 para la transmisión inalámbrica de los datos utilizando tecnología Arduino.

Se adecuó e implementó el sistema de potencia junto con la etapa de control en el sistema de cableado eléctrico.

Se utilizó App inventor para desarrollar la aplicación móvil, y a pesar de ser una plataforma con algunas limitaciones, fue suficiente para llevar a cabo el desarrollo de la programación en Android.

Se realizaron las pruebas correspondientes de todo el proyecto y se pudo verificar el correcto funcionamiento de cada una de las partes que lo constituyen.

Se logró desarrollar un proyecto de bajo costo económico y que es muy viable para su mejoramiento e implementación comercial en sector de la domótica.

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BIBLIOGRAFÍA Clarín. “El mundo ya tiene la misma cantidad de celulares que de gente”.

Recuperado de http://www.clarin.com/next/mundo-misma-cantidad-celulares-gente_0_BJchxmYwXg.html> [consultado el 16 de Enero del 2017].

Andro4all. Obtenido el 16 de Enero del 2017. Recuperado de

https://andro4all.com/2016/08/datos-mercado-android-ios-2016 Julián Pérez Porto y Ana Gardey. Obtenido el 16 de Enero del 2017. Recuperado

de http://definicion.de/open-source/ Arduino. Obtenido el 16 de Enero del 2017. Recuperado de

https://www.arduino.cc/ Gualsaqui valencia Edgar Aníbal y Flores Carrillo René Alfonso. “Diseño e

implementación de un prototipo (domsystem) de seguridad y control para mantener el resguardo de bienes y el confort mediante una red de sensores utilizando comunicación Wireless bluetooth”. Recuperado de http://www.dspace.uce.edu.ec/bitstream/25000/4324/1/T-UCE-0011-172.pdf.

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https://dtyoc.com/tag/domotica-2/ ¿Qué es open source? Tecnologia fácil. Recuperado de http://tecnologia-

facil.com/que-es/que-es-open-source/ J. Alexander Neira y M. Adolfo Vásquez. “desarrollo de una aplicación móvil con

s.o Android para monitoreo y registro del peso y estado nutricional humano implementado en plataforma de hardware libre.”

Programamos. Obtenido el 17 de Enero del 2017. Recuperado de

http://programamos.es/la-interfaz-de-app-inventor-a-fondo

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ANEXOS Anexo A. Datasheet bluetooth to serial port

Figura 32. Module HC05

Fuente: Autores Overview:

HC‐05 module is an easy to use Bluetooth SPP (Serial Port Protocol) module, designed for transparent wireless serial connection setup. Serial port Bluetooth module is fully qualified Bluetooth V2.0+EDR (Enhanced Data Rate) 3Mbps Modulation with complete 2.4GHz radio transceiver and baseband. It

uses CSR Bluecore 04‐External single chip Bluetooth system with CMOS technology and with AFH (Adaptive Frequency Hopping Feature). It has the footprint as small as 12.7mmx27mm. Hope it will simplify your overall design/development cycle.

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Specifications: a. Hardware features

Typical ‐80dBm sensitivity.

Up to +4dBm RF transmit power.

Low Power 1.8V Operation, 3.3 to 5 V I/O.

PIO control.

UART interface with programmable baud rate.

With integrated antenna.

With edge connector. b. Software features

Slave default Baud rate: 9600, Data bits:8, Stop bit:1,Parity:No parity.

PIO9 and PIO8 can be connected to red and blue led separately. When master and slave are paired, red and blue led blinks 1time/2s in interval, while disconnected only blue led blinks 2times/s.

Auto‐connect to the last device on power as default.

Permit pairing device to connect as default.

Auto‐pairing PINCODE:”1234” as default.

Auto‐reconnect in 30 min when disconnected as a result of beyond the range of connection.

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Figura 33. Pin out configuration

Fuente: Autores Figura 34. Typical application circuit

Fuente: Autores

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After connect the Bluetooth module, scan for new devices from the PC and you will

find the module with the device name “HC‐05”, after that, click to connect, if some message appears asking about “Pairing code” just put “1234” as default code. BLUE LED = ACTIVE (Blinking 500ms period inactive connection, change 1seg with active connection) Figura 35. Bluetooh module

Fuente: Autores Open a serial terminal and select the serial COM x port number that assigned Windows to Bluetooth Module. Configure the serial terminal with these parameters:

Baud rate: 9600.

Data bits: 8.

Stop bit: 1.

Parity: No parity.

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Open connection and you will be ready to send and receive data from module Bluetooth like Serial Port COM Figura 36. Send and receive data from module bluetooth

Fuente: Autor

At Commands:

How to get to AT COMMAND mode 1: Connect KEY pin to VCC. 2: Supply power to module. Then the module will enter into AT MODE. In this mode you have to use baud rate at 38400. In this way, user should change the baud rate for SLAVE AND MASTER mode.

How to set this module as “Master‐Host” role 1: Input high level to KEY. 2: Supply power to the module. And the module will enter to AT COMMAND. 3: Set the parameters of the hyper terminal or the other serial tools (baud rate: 38400, data bit:8, stop bit:1, no parity bit, no Flow Control). 4: Sent the characters “AT+ROLE=1\r\n” through serial, then receive the characters “OK\r\n”. Here, “\r\n” is the CRLF.

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5: Sent the characters “AT+CMODE=1\r\n” through serial, then receive the characters “OK\r\n”. Here, “\r\n” is the CRLF. 6: Default factory password passkey is: 1243, this must be the same in the Bluetooth slave module if you want to pair it. To read passkey use this command: “AT+PSWD?”. To Reset the password command sent the characters “AT+PSWD=XXXX”.

The password must be 4‐bits. 7: Leave free KEY, and supply power to the module again. Then this module will become master role and search the other module (slave role) automatically to build the connection (baud rate:9600, data bit:8, stop bit:1, no parity bit, no Flow Control).

How to set this module be the “Slave‐Device” role: 1: Input high level to KEY. 2: Supply power to the module. And the module will enter to AT COMMAND. 3: Set the parameters of the super terminal or the other serial tools (baud rate: 38400, data bit:8, stop bit:1, no parity bit, no Flow Control). 4: Sent the characters “AT+ROLE=0\r\n” through serial, then receive the characters “OK\r\n”. Here, “\r\n” is the CRLF. 5: Sent the characters “AT+CMODE=0\r\n” through serial, then receive the characters “OK\r\n”. Here, “\r\n” is the CRLF. 6: Default factory password passkey is: 1243, this must be the same in the Bluetooth master module if you want to pair it. To read passkey sent the characters “AT+PSWD?”. To Reset the password command sent the characters “AT+PSWD=XXXX”.

The password must be 4‐bits. 7: Leave free KEY, and supply power to the module again. Then this module will become slave role and wait to be discover it by the other module (master role) automatically to build the connection (baud rate: 38400, data bit:8, stop bit:1, no parity bit, no Flow Control).

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How to get to the standard communication mode:

1: Leave free KEY, don’t connect it to VDD neither GND. 2: Supply power to the module. Then the module will enter to communication mode. It can be used for pairing. Notes:

HC‐05’s command should end up with “\r\n”. It means when you finish programming, you should add terminator (“ENTER” or “0x0d 0x0a”) to the program.

The most common commands for HC‐05 are: AT+ROLE (set master–slave), AT+CMODE (set address pairing) , AT+PSWD (set password). If you want the master module has the function of remembering slave module, the most simply way is: First, set AT+CMODE=1. Make the master module pair with the slave module. Second, set AT+CMODE=0. Then the master module just can make pair with that specified slave module.

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Anexo B. Arduino UNO Figura 37. Arduino

The Arduino Uno is a microcontroller board based on the ATmega328 (datasheet). It has 14 digital input/output pins (of which 6 can be used as PWM outputs), 6 analog inputs, a 16 MHz crystal oscillator, a USB connection, a power jack, an ICSP header, and a reset button. It contains everything needed to support the microcontroller; simply connect it to a computer with a USB cable or power it with a AC-to-DC adapter or battery to get started. The Uno differs from all preceding boards in that it does not use the FTDI USB-to-serial driver chip. Instead, it features the Atmega8U2 programmed as a USB-to-serial converter. "Uno" means one in Italian and is named to mark the upcoming release of Arduino 1.0. The Uno and version 1.0 will be the reference versions of Arduno, moving forward. The Uno is the latest in a series of USB Arduino boards, and the reference model for the Arduino platform; for a comparison with previous versions, see the index of Arduino boards.

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EAGLE files: arduino-duemilanove-uno-design.zip Schematic: arduino-uno-schematic.pdf

Microcontroller ATmega328 Operating Voltage 5V Input Voltage (recommended) 7-12V

Input Voltage (limits) 6-20V Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM

output) Analog Input Pins 6 DC Current per I/O Pin 40 mA DC Current for 3.3V Pin 50 mA

Flash Memory 32 KB of which 0.5 KB used by bootloader

SRAM 2 KB EEPROM 1 KB Clock Speed 16 MHz

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The Arduino Uno can be powered via the USB connection or with an external power supply. The power source is selected automatically. External (non-USB) power can come either from an AC-to-DC adapter (wall-wart) or battery. The adapter can be connected by plugging a 2.1mm center-positive plug into the board's power jack. Leads from a battery can be inserted in the Gnd and Vin pin headers of the POWER connector. The board can operate on an external supply of 6 to 20 volts. If supplied with less than 7V, however, the 5V pin may supply less than five volts and the board may be unstable. If using more than 12V, the voltage regulator may overheat and damage the board. The recommended range is 7 to 12 volts. The power pins are as follows:

VIN. The input voltage to the Arduino board when it's using an external power source (as opposed to 5 volts from the USB connection or other regulated power source). You can supply voltage through this pin, or, if supplying voltage via the power jack, access it through this pin.

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5V. The regulated power supply used to power the microcontroller and other components on the board. This can come either from VIN via an on-board regulator, or be supplied by USB or another regulated 5V supply.

3V3. A 3.3 volt supply generated by the on-board regulator. Maximum current draw is 50 mA.

GND. Ground pins.

The Atmega328 has 32 KB of flash memory for storing code (of which 0,5 KB is used for the bootloader); It has also 2 KB of SRAM and 1 KB of EEPROM (which can be read and written with the EEPROM library).

Each of the 14 digital pins on the Uno can be used as an input or output, using pinMode(), digitalWrite(), and digitalRead() functions. They operate at 5 volts. Each pin can provide or receive a maximum of 40 mA and has an internal pull-up resistor (disconnected by default) of 20-50 kOhms. In addition, some pins have specialized functions:

Serial: 0 (RX) and 1 (TX). Used to receive (RX) and transmit (TX) TTL serial data. TThese pins are connected to the corresponding pins of the ATmega8U2 USB-to-TTL Serial chip.

External Interrupts: 2 and 3. These pins can be configured to trigger an interrupt on a low value, a rising or falling edge, or a change in value. See the attachInterrupt() function for details.

PWM: 3, 5, 6, 9, 10, and 11. Provide 8-bit PWM output with the analogWrite() function.

SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). These pins support SPI communication, which, although provided by the underlying hardware, is not currently included in the Arduino language.

LED: 13. There is a built-in LED connected to digital pin 13. When the pin is HIGH value, the LED is on, when the pin is LOW, it's off.

The Uno has 6 analog inputs, each of which provide 10 bits of resolution (i.e. 1024 different values). By default they measure from ground to 5 volts, though is it possible to change the upper end of their range using the AREF pin and the analogReference() function. Additionally, some pins have specialized functionality:

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I2C: 4 (SDA) and 5 (SCL). Support I2C (TWI) communication using the Wire library.

There are a couple of other pins on the board:

AREF. Reference voltage for the analog inputs. Used with analogReference().

Reset. Bring this line LOW to reset the microcontroller. Typically used to add a reset button to shields which block the one on the board.

See also the mapping between Arduino pins and Atmega328 ports.

The Arduino Uno has a number of facilities for communicating with a computer, another Arduino, or other microcontrollers. The ATmega328 provides UART TTL (5V) serial communication, which is available on digital pins 0 (RX) and 1 (TX). An ATmega8U2 on the board channels this serial communication over USB and appears as a virtual com port to software on the computer. The '8U2 firmware uses the standard USB COM drivers, and no external driver is needed. However, on Windows, an *.inf file is required. The Arduino software includes a serial monitor which allows simple textual data to be sent to and from the Arduino board. The RX and TX LEDs on the board will flash when data is being transmitted via the USB-toserial chip and USB connection to the computer (but not for serial communication on pins 0 and 1). A SoftwareSerial library allows for serial communication on any of the Uno's digital pins. The ATmega328 also support I2C (TWI) and SPI communication. The Arduino software includes a Wire library to simplify use of the I2C bus; see the documentation for details. To use the SPI communication, please see the ATmega328 datasheet.

The Arduino Uno can be programmed with the Arduino software (download). Select "Arduino Uno w/ ATmega328" from the Tools > Board menu (according to the microcontroller on your board). For details, see the reference and tutorials. The ATmega328 on the Arduino Uno comes preburned with a bootloader that allows you to upload new code to it without the use of an external hardware programmer. It communicates using the original STK500 protocol (reference, C header files).

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You can also bypass the bootloader and program the microcontroller through the ICSP (In-Circuit Serial Programming) header; see these instructions for details. The ATmega8U2 firmware source code is available. The ATmega8U2 is loaded with a DFU bootloader, which can be activated by connecting the solder jumper on the back of the board (near the map of Italy) and then resetting the 8U2. You can then use Atmel's FLIP software (Windows) or the DFU programmer (Mac OS X and Linux) to load a new firmware. Or you can use the ISP header with an external programmer (overwriting the DFU bootloader).

Rather than requiring a physical press of the reset button before an upload, the Arduino Uno is designed in a way that allows it to be reset by software running on a connected computer. One of the hardware flow control lines (DTR) of the ATmega8U2 is connected to the reset line of the ATmega328 via a 100 nanofarad capacitor. When this line is asserted (taken low), the reset line drops long enough to reset the chip. The Arduino software uses this capability to allow you to upload code by simply pressing the upload button in the Arduino environment. This means that the bootloader can have a shorter timeout, as the lowering of DTR can be well-coordinated with the start of the upload. This setup has other implications. When the Uno is connected to either a computer running Mac OS X or Linux, it resets each time a connection is made to it from software (via USB). For the following half-second or so, the bootloader is running on the Uno. While it is programmed to ignore malformed data (i.e. anything besides an upload of new code), it will intercept the first few bytes of data sent to the board after a connection is opened. If a sketch running on the board receives one-time configuration or other data when it first starts, make sure that the software with which it communicates waits a second after opening the connection and before sending this data. The Uno contains a trace that can be cut to disable the auto-reset. The pads on either side of the trace can be soldered together to re-enable it. It's labeled "RESET-EN". You may also be able to disable the auto-reset by connecting a 110 ohm resistor from 5V to the reset line; see this forum thread for details.

The Arduino Uno has a resettable polyfuse that protects your computer's USB ports from shorts and overcurrent. Although most computers provide their own internal protection, the fuse provides an extra layer of protection. If more than 500 mA is applied to the USB port, the fuse will automatically break the connection until the short or overload is removed.

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The maximum length and width of the Uno PCB are 2.7 and 2.1 inches respectively, with the USB connector and power jack extending beyond the former dimension. Three screw holes allow the board to be attached to a surface or case. Note that the distance between digital pins 7 and 8 is 160 mil (0.16"), not an even multiple of the 100 mil spacing of the other pins.

Arduino can sense the environment by receiving input from a variety of sensors and can affect its surroundings by controlling lights, motors, and other actuators. The microcontroller on the board is programmed using the Arduino programming language (based on Wiring) and the Arduino development environment (based on Processing). Arduino projects can be stand-alone or they can communicate with software on running on a computer (e.g. Flash, Processing, MaxMSP). Arduino is a cross-platoform program. You’ll have to follow different instructions for your personal OS. Check on the Arduino site for the latest instructions. http://arduino.cc/en/Guide/HomePage

Once you have downloaded/unzipped the arduino IDE, you can Plug the Arduino to your PC via USB cable.

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Now you’re actually ready to “burn” your first program on the arduino board. To select “blink led”, the physical translation of the well known programming “hello world”, select File>Sketchbook> Arduino-0017>Examples> Digital>Blink Once you have your skecth you’ll see something very close to the screenshot on the right. In Tools>Board select Now you have to go to Tools>SerialPort and select the right serial port, the one arduino is attached to.

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a. Warranties 1.1 The producer warrants that its products will conform to the Specifications. This warranty lasts for one (1) years from the date of the sale. The producer shall not be liable for any defects that are caused by neglect, misuse or mistreatment by the Customer, including improper installation or testing, or for any products that have been altered or modified in any way by a Customer. Moreover, The producer shall not be liable for any defects that result from Customer's design, specifications or instructions for such products. Testing and other quality control techniques are used to the extent the producer deems necessary. 1.2 If any products fail to conform to the warranty set forth above, the producer's sole liability shall be to replace such products. The producer's liability shall be limited to products that are determined by the producer not to conform to such warranty. If the producer elects to replace such products, the producer shall have a reasonable time to replacements. Replaced products shall be warranted for a new full warranty period. 1.3 EXCEPT AS SET FORTH ABOVE, PRODUCTS ARE PROVIDED "AS IS" AND "WITH ALL FAULTS." THE PRODUCER DISCLAIMS ALL OTHER WARRANTIES, EXPRESS OR IMPLIED, REGARDING PRODUCTS, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO, ANY IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE 1.4 Customer agrees that prior to using any systems that include the producer products, Customer will test such systems and the functionality of the products as used in such systems. The producer may provide technical, applications or design advice, quality characterization, reliability data or other services. Customer acknowledges and agrees that providing these services shall not expand or otherwise alter the producer's warranties, as set forth above, and no additional obligations or liabilities shall arise from the producer providing such services. 1.5 The Arduino™ products are not authorized for use in safety-critical applications where a failure of the product would reasonably be expected to cause severe personal injury or death. Safety-Critical Applications include, without limitation, life support devices and systems, equipment or systems for the operation of nuclear facilities and weapons systems. Arduino™ products are neither designed nor intended for use in military or aerospace applications or environments and for automotive applications or environment. Customer acknowledges and agrees that any such use of Arduino™ products which is solely at the Customer's risk, and that Customer is solely responsible for compliance with all legal and regulatory requirements in connection with such use.

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1.6 Customer acknowledges and agrees that it is solely responsible for compliance with all legal, regulatory and safety-related requirements concerning its products and any use of Arduino™ products in Customer's applications, notwithstanding any applications-related information or support that may be provided by the producer. b. Indemnification: The Customer acknowledges and agrees to defend, indemnify and hold harmless the producer from and against any and all third-party losses, damages, liabilities and expenses it incurs to the extent directly caused by: (i) an actual breach by a Customer of the representation and warranties made under this terms and conditions or (ii) the gross negligence or willful misconduct by the Customer.

c. Consequential Damages Waiver In no event the producer shall be liable to the Customer or any third parties for any special, collateral, indirect, punitive, incidental, consequential or exemplary damages in connection with or arising out of the products provided hereunder, regardless of whether the producer has been advised of the possibility of such damages. This section will survive the termination of the warranty period.

d. Changes to specifications The producer may make changes to specifications and product descriptions at any time, without notice. The Customer must not rely on the absence or characteristics of any features or instructions marked "reserved" or "undefined." The producer reserves these for future definition and shall have no responsibility whatsoever for conflicts or incompatibilities arising from future changes to them. The product information on the Web Site or Materials is subject to change without notice. Do not finalize a design with this information.

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