Antecedentes

A lo largo de esta investigación se abordaran dos temas: la domotica y arduino desprendiéndonos de estos temas se explicaran a detalle que son, que ventajas y que características tiene cada uno de ellos para orientarla 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 utilizar buses de transmisión de información que posibilitan una domótica robusta como son el EIB, X10, CEBus,

LonWorks/LongTalk y ZigBee. Una alternativa más barata y casera consiste en la utilización de placas Arduino.

Para crear el sistema domótico han de tenerse en cuenta varios aspectos. Hay que conocer el capital que disponemos para invertir en el sistema y seleccionar losdispositivos que más se ajusten a nuestras necesidades.

Basandonos en investigaciones orientadas a este tema pudimos observar que la mayoriaestan de acuerdo en que es posible instalar un sistema domótico apoyándonos en la plataforma Arduino, con un coste muy inferior al que se utiliza en las viviendas de lujo, a cambio de dedicarle un poco de tiempo.

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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 realizados en diferentes lugares, después de esta investigación se tendrá el conocimiento para después poder pensar o desarrollar alguna aplicación usando la domótica.

Por 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 fondo al tema de arduinos.

Los arduinos aplicados a la domótica es el tema central de la investigación se lograra que se vea e identifique la relación que hay entre ellos así como las aplicaciones que se pueden realizar al combinar estas dos áreas de trabajo.

Delimitación

La investigación se desarrolla por alumnos del Instituto Tecnológico de Aguascalientes que cursan el séptimo semestre de la carrera de Ingeniería en TIC’S. La información recaudada e utilizada en este documento es seleccionada de libros, revistas y algunas páginas web que sean de confianza. Esta investigación está enfocada a un público que desea conocer las cosas básicas de los arduinos y su aplicación a la domótica.

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Objetivo general

Conocer 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 específicos

Conocer qué es la domótica, qué es un sistema domótico, los tipos de arquitecturas de los sistemas y los beneficios que ofrecen sus aplicaciones en el hogar.

Conocer 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.

Identificar los elementos esenciales que contienen los sistemas domóticos, conocer qué dispositivos acoplables de Arduino trabajarán de manera adecuada con dichos elementos.

Preguntas de Investigación

¿Qué es la dómotica?

¿Qué es un sistema domótico?

¿Qué ventajas ofrece un sistema domótico?

¿Qué tipo de aplicaciones podemos cubrir con un sistema domótico?

¿Qué es una arquitectura de comunicación?

¿Cuáles son las arquitecturas de comunicación en un sistema domótico?

¿Qué es un arduino?

¿Cuáles son las ventajas del uso del arduino?

¿Qué dispositivos pueden acoplarse a Arduino?

¿Qué es el internet de las cosas?

¿Cómo se relaciona arduino y la domótica?

¿Cuáles 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

Basándonos en elLibro básico de Arduino: electrónica y programación, podemos

decir que el origen del arduino “comenzó en Ivrea, Italia (el sitio de la compañía de

computadoras Olivetti), en el año 2005 con el fin de crear un dispositivo para

estudiantes para el control integrado de proyectos de diseño 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

Tomando en cuenta al escritor Simón Monk, en el libro de 30 proyectos con

arduino, podemos conceptualizarlo como que “es una pequeña placa de

microcontrolador con un puerto USB para conectar al ordenador y diversos

zócalos de conexión que se pueden conectar mediante cableado a todo tipo de

componentes electrónicos externos, como motores, relés, sensores de luz, diodos

láser, altavoces, micrófonos, etc. Se puede alimentar mediante la conexión USB

del ordenador o con una pila de 9 V.“

1.3 Hardware que conforma al arduino

Las características técnicas de hardware que podemos encontrar en el arduino

uno son las siguientes desde el punto de vista deRosa Delia Alvarado González:

“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 USB

conectado a un módulo adaptador USB-Serie.

Un arduino dispone de 14 pines que pueden configurarse como entrada o salida y

a los que puede conectarse cualquier dispositivo que sea capaz de transmitir o

recibir señales digitales. También dispone de entradas y salidas analógicas.

Mediante las entradas analógicas podemos obtener datos de sensores en forma

de variaciones continuas de un voltaje. Las salidas analógicas suelen utilizarse

para enviar señales de control en forma de señales PWM.

Arduino UNO es la última versión de la placa, existen dos variantes, la Arduino

UNO convencional y la Arduino UNO SMD.

La única diferencia entre ambas es el tipo de microcontrolador que montan.

La primera es un microcontrolador Atmega en formato DIP.

Y la segunda dispone de un microcontrolador en formato SMD.”

1.4 Arduino como hardware libre

Arduino se considera que es un hardware libre porque “el hardware libre permite

que la gente pueda estudiarlo para entender su funcionamiento, modificarlo,

reutilizarlo, mejorarlo y compartir dichos cambios. Para conseguir esto, la

comunidad ha de poder tener acceso a los ficheros esquemáticos del diseño del

hardware en cuestión (que son ficheros de tipo CAD).

La placa Arduino es hardware libre porque sus ficheros esquemáticos están

disponibles para descargar de la página web del proyecto con la licencia

CreativeCommonsAttribution Share-Alike (http://es.creativecommons.org/licencia),

la cual es una licencia libre que permite realizar trabajos derivados tanto

personales como comerciales (siempre que estos den crédito a Arduino y

publiquen sus diseños bajo la misma licencia). Así pues, uno mismo se puede

construir su propia placa Arduino “a mano”. “Esto es lo que nos dice Óscar

Torrente Artero respecto a quearduino sea un hardware libre.

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1.5 Software que utiliza arduino

“La plataforma Arduino tiene un lenguaje propio que está basado en C/C++ y por

ello soporta las funciones del estándar C y algunas de C++. Sin embargo, es

posible utilizar otros lenguajes de programación y aplicaciones populares en

Arduino:

C.

C++.

Java.

Processing.

Pythion.

Mathematica.

Matlab.

Perl.

VisualBasic”.

Este software utiliza arduino para programar aplicaciones, tomando esta

información del autor Emilio Lledó Sánchez.

1.6 Arduino como software libre

El autor del libroARDUINO Curso práctico de formación, que es Óscar Torrente

Artero, nos dice que es un software libre y porque arduino se considera así, de la

siguiente manera.

“Para 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

GPL (General PublicLicense), o la LGPL, entre otras.

El software Arduino es software libre porque se publica con una combinación de la

licencia GPL (para el entorno visual de programación propiamente dicho) y la

licencia LGPL (para los códigos fuente de gestión y control del microcontrolador a

nivel más interno). La consecuencia de esto es, en pocas palabras, que cualquier

persona que quiera (y sepa), puede formar parte del desarrollo del software

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Arduino y contribuir así a mejorar dicho software, aportando nuevas

características, sugiriendo ideas de nuevas funcionalidades, compartiendo

soluciones a posibles errores existentes, etc.”

2.1 Domótica

Según el autor Emilio Lledó Sánchez la domótica “Se podría definir como el

conjunto de tecnologías aplicadas al control y la automatización inteligente de la

vivienda, que permite una gestión eficiente del uso de la energía además de

aportar seguridad, confort, y comunicación entre el usuario y el sistema. Para

poder conseguir las propiedades comentadas anteriormente es necesario que los

sistemas recojan la información de su entorno con sensores y dispongan de la

lógica para actuar en consecuencia utilizando actuadores”.

2.2 Servicios que ofrece la domótica

Los servicios que ofrece la domótica se pueden agrupar según cinco aspectos o

ámbitos principales, podemos identificar elementos claves de los cuales la

domótica pretende mejorar en una vivienda que son según el Autor Emilio Lledó

Sánchez:

Programación y ahorro energético

Confort

Seguridad

Comunicaciones

Accesibilidad

2.2.1 Gestión energética

La gestión energética consiste en la optimización 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 mejora en aspectos

relacionados con la calidad y seguridad de sistemas energéticos, logrando que los

usuarios conozcan el sistema, identifiquen los puntos consumidores e implanten

mejoras, alcanzando altos niveles de eficiencia energética.

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Basándonos en lo que nos aporta Emilio Lledó Sánchez: “El ahorro energético no

es algo tangible, sino un concepto al que se puede llegar de muchas maneras. En

muchos casos no es necesario sustituir los aparatos o sistemas del hogar por

otros que consuman menos sino una gestión eficiente de los mismos”.

La gestión energética deberá contribuir a establecer objetivos a corto, medio y

largo plazo encaminados a conseguir la optimización en el uso de los recursos

energéticos y de sus técnicas:

• Uso de fuentes de energías renovables.

• Sustitución de algunas fuentes de energía.

• Análisis del ahorro energético de las acciones realizadas.

• Aislamiento térmico.

• Aprovechamiento de residuos.

• Análisis del entorno ambiental.

• Estudio de técnicas nuevas de producir y ahorrar energía.

• Análisis económico de la gestión.

• Para lograr esto con lo domótica se puede aplicar a:

• Control de la climatización y calderas utilizando termostatos.

• Control de toldos y persianas eléctricas.

• Racionalización de cargas eléctricas (desconexión de equipos de uso

no prioritario en función del consumo eléctrico en un momento dado).

• Gestión de tarifas (Derivando el funcionamiento de algunos aparatos

a horas de tarifa reducida).

2.2.2 Confort

El 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 existe una amplia gama de productos tales como sistemas

de cine, mesas de billar, piscinas y equipos de hidromasaje, entre otras tantas

ofertas para quienes desean hacer de sus casas un completo centro de relajación.

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Según Emilio Sánchez Lledó: “El confort conlleva todas las actuaciones que se

puedan llevar a cabo que mejoren el confort en una vivienda. Dichas actuaciones

pueden ser de carácter tanto pasivo, como activo o mixtas”.

La domótica puede abarcar

La iluminación del hogar Apagado general de todas las luces de la

vivienda.

Automatización del apagado/encendido en cada punto de luz.

Regulación de la iluminación según el nivel de luminosidad ambiente.

Automatización de todos los distintos sistemas/instalaciones/dotándolos

de control eficiente y de fácil manejo.

Integración del portero al teléfono, o del videoportero al televisor.

Control vía Internet.

Gestión Multimedia y del ocio electrónicos.

Generación de macros y programas de forma sencilla para el usuario y

automatización.

2.2.3 Seguridad

Con respecto a la seguridad Emilio Sánchez Lledó nos dice: “Consiste en una red

de seguridad encargada de proteger tanto los bienes patrimoniales, como la

seguridad personal y la vida”.

La domótica pretende abarcar éste punto de las siguientes maneras:

• Alarmas de intrusión (antiintrusión): Se utilizan para detectar o

prevenir la presencia de personas extrañas en una vivienda o

edificio.

• Detección de un posible intruso (Detectores volumétricos o

perimetrales).

• Cierre de persianas puntual y seguro.

• Simulación de presencia.

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• 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

monóxido de carbono en garajes cuando se usan vehículos de

combustión.

• Alerta médica y teleasistencia.

• Acceso a cámaras IP.

2.2.4 Comunicaciones

De manera sencilla Emilio Sánchez Lledó dice: “Son los sistemas o

infraestructuras de comunicaciones que posee el hogar”.

Con respecto a las comunicaciones, la domótica ofrece:

• Ubicuidad en el control tanto externo como interno, control remoto desde

Internet, PC, mandos inalámbricos (p.ej. PDA con Wi-Fi), aparellaje

eléctrico.

• Teleasistencia.

• Telemantenimiento.

• Informes de consumo y costes.

• Transmisión de alarmas.

• Intercomunicaciones.

• Telefonillos y videoporteros.

2.2.5 Accesibilidad

Emilio Sánchez Lledó dice: “Bajo 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”.

El concepto diseño para todos es un movimiento que pretende crear la

sensibilidad necesaria para que al diseñar 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 diseño

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accesible para la diversidad humana. La inclusión social y la igualdad son términos

o conceptos más generalistas y filosóficos. La 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. El objetivo no es

que las personas con discapacidad puedan acceder a estas tecnologías, porque

las tecnologías en si no son un objetivo, sino un medio. El objetivo de estas

tecnologías es favorecer la autonomía personal. Los destinatarios de estas

tecnologías son todas las personas, ya que por enfermedad, discapacidad o

envejecimiento.

3.1 Arduino utilizado para el desarrollo de aplicaciones en la domótica

“Gracias a su versatilidad, Arduino se ha convertido en la placa de desarrollo con

la que prácticamente se puede hacer de todo, desde domotizar tu hogar u oficina,

aplicaciones en robótica como cerebro de un robot has ser utilizado como nodos

de tecnologías WSN (Redes de sensores inalámbricos). Entre sus aplicaciones

más conocidas están:

• Control y monitoreo de sensores.

• Efectos con leds.

• Transponders (Transmisores/receptores).

• Educación.

• Monitoreo ambiental.

• Biomedicina.

• Telemedicina.

• Domótica.

• Robótica.”

Este fragmento de texto fue tomado del escrito 10 razones para usar arduino,

redactado por Álvaro Saburrido, que nos habla por que está siendo tan usada la

placa de arduino para la realización de proyecto de domótica.

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Además, en el texto ¿Por qué Arduino?, de autor TODO ELECTRONICA,

podemos leer algunas ventajas sobre el uso de arduino a continuación: “Además

de simplificar el proceso de trabajar con microcontroladores, ofrece algunas

ventajas respecto a otros sistemas a profesores, estudiantes y amateurs:

Es asequible.

Es Multi-plataforma.

Entorno de programación simple y directo.

Software ampliable y de código abierto.”

Conclusión

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 razones, es hardware y software libre, es multiplataforma, es barato y además cuenta con un sinfín de documentación en internet ya sea para programarlo o modificarlo.

Los elementos esenciales para un sistema domótico son:

Un servidor: que atiende las peticiones de las placas de arduino que los solicitan:

Una red (ya sea inalámbrica o alámbrica): para establecer la comunicación entre las placas de arduino y el servidor.

La placa Arduino: que estará situada en cada una de las habitaciones del hogar.

Dispositivos acoplables a arduino: Que son los elementos que recogerán información de su entorno para responder acorde a cómo fue programado.

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Tipo de estudio

Según las fuentes de información que recolectamos, la Investigación es documental, en base a nuestras variables, es experimental, según el nivel de medición y análisis de información, es del tipo descriptiva y en base al objeto de estudio, es pura.

Unidades de análisis

Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Sujeto de estudio

Alumnos de la carrera de Tecnologías de la Información y la Comunicación de 7° Semestre del Turno matutino

Técnica de recolección de datos

Investigación en artículos de internet y libros referentes a los temas.

Referencias bibliográficas

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Melisa Barrera Durango, Nelson Londoño Ospina, Jorge Carvajal, Alejandro Fonseca. (2012). Análisis y diseño de un prototipo de sistema domótico de bajo costo. Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia. Sitio web: http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-62302012000200011&lng=en&nrm=iso&tlng=es

Óscar Torrente Artero. (2013). ARDUINO Curso práctico de formación. México D.F.: Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V.

Autor: Emilio Lledó Sánchez

Año: 2012

Título: Arquitecturas de comunicación en un sistema domótico

Grado académico: Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas

Lugar de publicación: Valencia

Institución: Universitat politécnica de valencia

https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/18228/Memoria.pdf

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Autor: Wikipedia

Fecha: 26 Junio del 2015

Título: Aplicaciones de la Domótica

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Dom%C3%B3tica

Autor: AlvaroSaburido

Fecha: 20 Mayo del 2014

Título: 10 Razones para usar Arduino

Fuente: http://www.modulo0tutoriales.com/10-razones-para-usar-arduino/

Autor: Emilio Lledó Sánchez

Año: 2012

Rosa Delia Alvarado Gonzalez. (2013). “Conociendo la placa arduino uno”. 2013, de Blog personal. Sitio web: http://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoblog/ralvgon/2013/05/17/tarea-1-conociendo-la-placa-arduino-uno/

Título: Diseño de un sistema de control domótico basado en la plataforma Arduino

Grado académico: Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas

Lugar de publicación: Valencia

Institución: Universitat politécnica de valencia

https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/18228/Memoria.pdf

Autor: Emilio Lledó Sánchez

Año: 2012

Título: Dispositivos acoplables a Arduino

Grado académico: Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas

Lugar de publicación: Valencia

Institución: Universitat politécnica de valencia

https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/18228/Memoria.pdf

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Titulo: Domotica

Fuente: http://www.mayores.uji.es/proyectos/proyectos2005/domotica.pdf

Autor: Domingo Soláns Campo

Fecha: Mayo 2005

Titulo: Domótica, Un enfoque sociotécnico

Fuente: https://www.gsi.dit.upm.es/~fsaez/intl/libro_domotica.pdf

Autor: Hugo Martín Domínguez

Fecha:2006

Titulo: Domótica e Inmótica

Fuente: http://www.nebrija.es/~jmaestro/ATA018/Domotica.pdf

Autor: Juan Antonio Maestro

Fecha: 2009

Autor: Alejandro de Andrade Fernández

Año: 2013

Título: Implementación del sistema de domótica en el hogar

Grado académico: Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas

Institución: universidad católica de Pereira

Autor: Juan Antonio Maestro

Fecha: 2009

Titulo: Manual ilustrado para la instalación de Domotica

Fuente: https://books.google.com.mx/books?id=eB5Mp-b0asAC&lpg=PA24&dq=instalacion+alarma&pg=PP1&redir_esc=y#v=onepage&q&f=true

Autor: José Maria Rivas Arias

Autor: TODOELETRONICA

Fecha: 2014

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Daniel Glez. (2015). Objetos inteligentes: cuando la domótica evolucionó hacia el Internet de las cosas. 20 minutos. Sitio web: http://www.20minutos.es/noticia/2560747/0/domotica/internet-de-las-cosas/futuro/#xtor=AD-15&xts=467263

Autor: Emilio Lledó Sánchez

Año: 2012

Título: ¿Por qué Arduino?

Fuente: http://www.todoelectronica.com/%C3%82%C2%BFpor-que-arduino-ventajas-sobre-otros-microcontroladores-p-13507.html

Simón Monk. (2012). 30 Proyectos con Arduino. Madrid, España: Estribor.

Varios. (2012). Libro básico de Arduino: electrónica y programación. Bogotá, Colombia: Tienda de Robótica.

Título: Software que maneja Arduino

Grado académico: Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas

Lugar de publicación: Valencia

Institución: Universitat politécnica de valencia

https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/18228/Memoria.pdf

María González. (2015). Windows 10 y Arduino se llevarán muy bien para hacerse fuertes en el futuro del Internet de las Cosas. 2015, de xataka Sitio web: http://www.xataka.com/aplicaciones/windows-10-y-arduino-se-llevaran-muy-bien-para-hacerse-fuertes-en-el-futuro-del-internet-de-las-cosas

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