Regulación de iluminación para una habitación usando ...

Regulación de iluminación para una habitación usando algoritmos genéticos

Álvaro Andrés Rodríguez González, [email protected]

Pedro Jaime Rodríguez Cristancho, [email protected]

Informe de proyecto de grado para optar al título de Ingeniero Electrónico

Asesor: Daniel Felipe Valencia Vargas, Ingeniero Electrónico

Universidad de San Buenaventura Cali

Facultad de Ingeniería

Programa de Ingeniería Electrónica

Santiago de Cali

2017

Referencia/Reference

Estilo/Style:

IEEE (2014)

[1] A. A. Rodríguez González y P. J. Rodríguez Cristancho,

“Regulación de iluminación para una habitación usando

algoritmos genéticos”, Programa de Ingeniería Electrónica,

Cali, Facultad de Ingeniería, 2017.

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o

https://co.creativecommons.org/?page_id=13

https://co.creativecommons.org/?page_id=13

TABLA DE CONTENIDO

RESUMEN ............................................................................................................... 9

I. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 12

II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................. 13

III. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................. 15

IV. OBJETIVOS .................................................................................................... 16

A. Objetivo general ....................................................................................... 16

B. Objetivos específicos ................................................................................ 16

V. MARCO DE REFERENCIA .............................................................................. 17

A. Marco Teórico ............................................................................................ 20

B. Marco conceptual ........................................................................................ 25

VI. DESARROLLO DEL PROTOTIPO ................................................................... 28

A. Técnicas de regulación de iluminación .......................................................... 28

B. Algoritmos genéticos y regulación de la iluminación ...................................... 32

C. Lugar de desarrollo del prototipo .................................................................. 34

D. Sensores, controlador, actuador y módulo Wi-Fi ............................................ 35

E. Diseño del prototipo .................................................................................... 42

a) Implementación del prototipo ............................................................... 42

b) Configuración de los módulos .............................................................. 45

c) Circuitos y PCBs ................................................................................ 48

d) Implementación del algoritmo .............................................................. 60

VII. PRUEBAS Y RESULTADOS ............................................................................ 69

A. Protocolo de pruebas del prototipo ................................................................ 70

B. Sensores de luminosidad y Luxómetro .......................................................... 72

C. Consumo de potencia bombilla LED ............................................................. 73

D. Resultados de funcionamiento ...................................................................... 74

VIII. CONCLUSIONES ............................................................................................ 82

REFERENCIAS ...................................................................................................... 84

ANEXOS ................................................................................................................ 90

LISTA DE TABLAS

Tabla I. Artículos relacionados con la investigación. .................................................................... 18

Tabla II. Investigaciones de regulación de la iluminación. ............................................................ 28

Tabla III. Regulación de iluminación y algoritmos genéticos. ...................................................... 33

Tabla IV. Características controladores. ....................................................................................... 36

Tabla V. Características PSoC4 [41].............................................................................................. 37

Tabla VI. Características sensores de luminosidad. ....................................................................... 38

Tabla VII. Especificaciones técnicas LED atenuable [47]. ........................................................... 40

Tabla VIII. Características módulos Wi-Fi. ................................................................................... 41

Tabla IX. Puertos y nombres de señales controlador PSoC. .......................................................... 60

Tabla X. Distancias área N°1 de acuerdo a las Fig. 22, 23 y 24. ................................................... 76

Tabla XI. Distancias sensores área N°1 de acuerdo a las Fig. 22, 23 y 24. ................................... 76

Tabla XII. Distancias área N° 2 de acuerdo a las Fig. 22, 23 y 24. ............................................... 77

Tabla XIII. Distancias sensores área N° 2 de acuerdo a las Fig. 22, 23 y 24................................. 78

LISTA DE FIGURAS

Fig. 1. Lugar de desarrollo del prototipo. ............................................................................ 34

Fig. 2. Diagrama de bloques funcional PSoC CY8CKIT-049-42xx [19]. ................................ 36

Fig. 3. PSoC CY8CKIT-049-42xx [19]. .............................................................................. 37

Fig. 4. Sensor BH1750 [42]. .............................................................................................. 39

Fig. 5. Bombilla LED atenuable [46]. ................................................................................. 40

Fig. 6. Módulo ESP-01[48]. .............................................................................................. 42

Fig. 7. Diagrama de bloques funcional. ............................................................................... 43

Fig. 8. Diagrama de flujo del programa principal. ................................................................ 45

Fig. 9. Instrucción “One Time H-Resolution Mode [42]. ...................................................... 47

Fig. 10. Circuito detector de cruce por cero ......................................................................... 49

Fig. 11. Señal de entrada y salida del detector de cruce por cero simulada. ............................. 50

Fig. 12. Señal de salida del detector de cruce por cero implementada. .................................... 50

Fig. 13. Circuito control fase de potencia. ........................................................................... 52

Fig. 14. Señal PWM al 25%. ............................................................................................. 52

Fig. 15. Señal PWM al 50%. ............................................................................................. 53

Fig. 16. Señal PWM al 75%. ............................................................................................. 53

Fig. 17. Señal al 25% en la luminaria LED. ......................................................................... 54



Fig. 20. Circuito principal controlador cy8kit-049-42xx. ...................................................... 55

Fig. 21. Placa principal controlador cy8kit-049-42xx. .......................................................... 56

Fig. 22. Circuito hub de señales. ........................................................................................ 56

Fig. 23. Circuito sensor de luminosidad (4 PCBs). ............................................................... 57

Fig. 24. Conexiones sensor BH1750FVI y módulo Wi-Fi al controlador PSoC. ...................... 58

Fig. 25. Señal de entrada y salida del detector de cruce por cero. ........................................... 59

Fig. 26. Diagrama de flujo del funcionamiento del algoritmo genético. .................................. 61

Fig. 27. Creación población inicial. .................................................................................... 62

Fig. 28. Valor aleatorio. .................................................................................................... 63

Fig. 29. Fase de mutación para valor cercano al setpoint. ...................................................... 64

Fig. 30. Fase torneo cumpliendo con el criterio de la mínima potencia. .................................. 64

Fig. 31. Etapa de torneo. ................................................................................................... 65

Fig. 32. Error negativo. ..................................................................................................... 66

Fig. 33. Error positivo. ...................................................................................................... 66

Fig. 34. Nueva población para un error negativo. ................................................................. 67

Fig. 35. Nueva población para un error positivo. .................................................................. 68

Fig. 36. Placas sistema embebido final. .............................................................................. 69

Fig. 37. Estructura de soporte. ........................................................................................... 69

Fig. 38. Conexión entre las placas con RJ45. ....................................................................... 70

Fig. 39. Montaje simulación de habitación. ......................................................................... 71

Fig. 40. Prueba de medición comparando el sensor y un luxómetro........................................ 73

Fig. 41. PWM vs Potencia. ................................................................................................ 73

Fig. 42. Vista frontal de la habitación. ................................................................................ 74

Fig. 43. Vista en 3D de la habitación. ................................................................................. 74

Fig. 44. Distancias entre el bombillo, el sensor y la pared. .................................................... 75

Fig. 45.Area N° 1. ............................................................................................................ 75

Fig. 46. PWM vs Lx del Área N° 1. ................................................................................... 76

Fig. 47. Área N° 2. ........................................................................................................... 77

Fig. 48. PWM vs Lx del Área N° 2. ................................................................................... 78

Fig. 49. Datos área N° 1 con el algoritmo genético en funcionamiento. .................................. 79

Fig. 50. Datos área N° 2 con el algoritmo genético en funcionamiento. .................................. 79

Fig. 51. Grafica con setpoint en 30 Lux. ............................................................................. 80

Fig. 52.Grafica con setpoint en 60 Lux. .............................................................................. 81

Fig. 53. Grafica con setpoint en 90 Lux. ............................................................................. 81

Fig. 54. Esquematico PSoC Creator.................................................................................. 112

Fig. 55. Configuración IP y puerto. .................................................................................. 113

Fig. 56. Plaqueta principal con conexiones. ....................................................................... 114

Fig. 57. Mensaje de conexión exitosa. .............................................................................. 115

Fig. 58. Envió palabra “set”. ............................................................................................ 116

Fig. 59. Visualización de los datos. .................................................................................. 117

LISTA DE ANEXOS

Anexo A. Código en lenguaje C. .......................................................................................... 90

Anexo B. Componentes, entradas y salidas del programa. ................................................ 112

Anexo C. Manual de usuario. ............................................................................................. 112

REGULACIÓN DE ILUMINACIÓN PARA UNA HABITACIÓN USANDO… 9

RESUMEN

La iluminación sin un sistema de regulación es ineficiente y el consumo de energía es el máximo,

la utilización de sistemas de control de luz traen consigo beneficios como el ahorro de energía

manteniendo un nivel de luminosidad, pero estos controles no consideran la uniformidad de la

iluminación en un espacio cerrado. En este documento propone un dispositivo de control de

iluminación por medio de algoritmo genético que permite maximizar la uniformidad de la

iluminación para mantener el nivel de luz adecuado, basado en la norma EN12464, minimizando

el consumo energético de la luminaria. Para la validación del prototipo se realizaron pruebas en

dos espacios cerrados con distintas áreas construidas dentro de un lugar donde se simula la luz

natural. El dispositivo desarrollado en esta investigación logra mantener una luminosidad entre

14 y 20 Lux, y reduce el consumo de potencia un 50% en comparación a una luminaria sin

control.

Palabras claves: Uniformidad de la iluminación, Norma EN12464, algoritmo genético, consumo

energético, lux.

ABSTRACT

Lighting without a regulation system is inefficient and energy consumption is the maximum, the

use of light control systems bring benefits such as energy saving while maintaining a level of

brightness, but these controls do not consider the uniformity of illumination in a closed space. In

this document proposes a device for control of illumination by means of genetic algorithm that

allows to maximize the uniformity of the illumination to maintain the adequate level of light,

based on the standard EN12464, minimizing the energy consumption of the luminaire. For the

validation of the prototype, tests were carried out in two closed spaces with different areas built

inside a place where natural light is simulated. The device developed in this research maintains a

luminosity between 14 and 20 Lux, and reduces the power consumption by 50% compared to an

uncontrolled luminaire.

Keywords: Uniformity of illumination, standard EN12464, genetic algorithm, energy

consumption, lux.


GLOSARIO

Actuador: Elemento capaz de intervenir en el proceso que pretendemos controlar.

Algoritmo: Un algoritmo es la aplicación de pasos lógicos, secuenciales y metódicamente

aplicados para dar solución a un problema en cuestión.

Bit: Un bit es la unidad de información más pequeña. Un bit sólo puede tener uno de dos valores:

cero o uno.

Byte: Grupo de ocho bits. Si la mayor parte de su trabajo tiene que ver con palabras, puede

pensar en un byte como un carácter de información.

Hardware: Comprende todos los dispositivos o elementos físicos (que se pueden tocar). Incluye

también los elementos mecánicos, electrónicos y eléctricos.

Iluminancia: La iluminancia o iluminación de una superficie, se obtiene del cociente entre el

flujo luminoso y el valor en m² de la superficie. La unidad de iluminancia es el Lux.

LED: Los LEDs (Light Emitting Diode) son dispositivos de estado sólido que generan luz de una

manera radicalmente diferente a otras fuentes de luz. Tienen una mayor eficiencia, longevidad,

mejor control de distribución de la luz y durabilidad.

Lumen: Lumen (lm) es la unidad del Sistema Internacional de Medidas para medir el flujo

luminoso, una medida de la potencia luminosa emitida por la fuente.

Luminancia: Es una característica propia del aspecto luminoso de una fuente de luz o de una

superficie iluminada en una dirección dada. Es lo que produce en el órgano visual la sensación de

claridad.


LUX: Lux (lx) es la unidad derivada del Sistema Internacional de Medidas para la iluminancia o

nivel de iluminación. Equivale a un lumen /m². Se usa en fotometría como medida de la

intensidad luminosa.

PCB: PCB es un acrónimo de placa de circuito impreso. Es una placa que tiene líneas y caminos

que conectan varios puntos juntos. Una PCB permite que las señales y la energía sean enrutadas

entre dispositivos electrónicos.

PSoC: Program System On Chip es un micro controlador que incorpora todo un sistema

conFig.ble dentro de un único chip. Comprende una matriz conFig.ble de funciones analógicas,

solapada con otra de funciones digitales, proveyendo al sistema de la capacidad de asignar

cualquier función a cualquier terminal del circuito integrado, lo que confiere una gran

versatilidad al dispositivo.

PWM: La modulación de ancho de pulso (PWM) es utilizada para el control en la electrónica de

potencia y transmisión de información. Es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de

una señal periódica.

Sensor: Un sensor es un dispositivo que es capaz de convertir una magnitud física (presión,

temperatura, caudal) en una señal eléctrica.

Software: Comprende el conjunto de los componentes lógicos necesarios para hacer posible la

realización de una tarea específica.

WI-FI: Wi-Fi es una red de comunicaciones de datos y que permite conectar servidores, PCs,

impresoras o cualquier dispositivo que incorpore la IEEE 802.11, con la particularidad de

alcanzarlo sin necesidad de cableado.


I. INTRODUCCIÓN

La regulación del consumo de energía eléctrica es imprescindible para crear edificaciones

sostenibles para el futuro. La agencia internacional de la energía en sus estudios realizados en el

año 2013, informa que la iluminación representa alrededor del 20% del consumo mundial de

electricidad en las edificaciones y recomienda eliminar los productos de iluminación ineficientes

tan pronto sea técnicamente factible y económicamente viable; además busca promover la mejora

de diseños de sistemas de iluminación asegurando que los códigos de construcción fomentan el

uso de la luz natural e incluyen estándares mínimos de eficiencia energética para sistemas de

iluminación [1].

La presente investigación pretende regular la luminosidad utilizando iluminación LED, una

tecnología revolucionaria que promete reducir el consumo de energía eléctrica, siendo diez veces

más eficiente que una bombilla convencional y el doble de eficiente que una lámpara fluorescente

[2]. Igualmente, estas luminarias son más flexibles y versátiles, permitiendo controlar su flujo

luminoso y adaptarlas fácilmente a un amplio portafolio de controladores, considerando la

iluminación LED una tecnología importante para el futuro.

Junto a la tecnología LED se incluirán elementos electrónicos para desarrollar un sistema

embebido que regule la iluminación implementando un algoritmo no determinístico que controle

la cantidad de luz en una habitación. Este algoritmo conocido como algoritmo genético es una

gran opción dado que es un método adaptativo el cual es usado para resolver problemas de

búsqueda y optimización [3]. Además, los algoritmos genéticos usan una analogía directa con el

comportamiento biológico y trabajan con una población de individuos, donde cada uno representa

una solución factible a un problema. Con estas herramientas es posible regular la iluminación a

partir del diseño de sistemas electrónicos y gracias a ellos es posible desarrollar un prototipo

capaz de regular la iluminación en una habitación mediante el uso de algoritmos bio-inspirados.


II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

A nivel mundial el alto consumo energético en las edificaciones implica grandes consecuencias

ambientales al igual que un aumento en las tarifas energéticas mensuales. En la unión europea el

40% del consumo energético lo representa las edificaciones, a raíz de esta situación, la reducción

del consumo de energía en este ámbito constituye por tanto una prioridad en el marco de los

objetivos 20-20-20 en materia de eficacia energética [4].

Igualmente, en Colombia el consumo creció una tasa media anual de 2.9%, en parte afectado por

la desaceleración económica del año 2009. Se estimó en el escenario medio un crecimiento de la

demanda eléctrica de 3.9% y 4.4% para los años 2013 y 2014, respectivamente [5]. Con estas

cifras aún en aumento, la demanda energética a nivel nacional es bastante grande, debido a esta

situación y con nuevos enfoques hacia la eficacia energética, se lanzó la normatividad técnica

colombiana ISO 50001 para la implementación de sistemas de gestión de energía aplicable a toda

organización de cualquier tipo y tamaño [6].

De igual importancia al consumo energético, se sabe que las personas pasan diariamente más del

80% de su tiempo en espacios cerrados [7]. Uno de los elementos más importantes en este tipo de

ambientes es la luz, principalmente debido al efecto psicológico que la iluminación tiene sobre

las personas que viven y trabajan en estos espacios. Numerosas investigaciones concluyen que la

iluminación natural tiene un efecto positivo en la vista, el confort visual, la salud y la

productividad del trabajo [7] siendo el sol la fuente de iluminación dinámica y biológica que tiene

un impacto directo sobre las funciones biológicas del organismo.

Como medio de control de la iluminación y para reducir el efecto psicológico de la luz en las

personas, se encuentran los algoritmos genéticos los cuales son un método muy eficaz y flexible

que puede ser desarrollado en diferentes aplicaciones, ya sean problemas de optimización

continua, discreta, lineales y no lineales [7]. Como bien se sabe, la iluminación en una vivienda

no solo implica tener una bombilla encendida, por tal motivo desarrollar aplicaciones que ajusten

un ambiente lumínico idóneo para el confort de las personas y que a su vez se obtenga como

beneficio regular el consumo de energía eléctrica, traerá consigo un ambiente más agradable para


el usuario, esto logrado con el uso de algoritmos genéticos, con esta problemática se plantea la

pregunta ¿Qué aplicación electrónica es posible construir para regular la iluminación en una

vivienda usando algoritmos genéticos?.


III. JUSTIFICACIÓN

El cambio climático es un problema actual, asociado directamente a la contaminación ambiental.

El principal causante del problema es la emisión de gases tóxicos como 𝐶𝑂2(Dióxido de carbono)

y 𝑁𝑂2 (Dióxido de nitrógeno). Estos gases son producto, entre otras cosas, de la utilización de

combustibles fósiles para las diferentes actividades en los sectores industrial, transporte y

energético. De no hacer algo para disminuir el consumo de estos combustibles se aumentará la

contaminación y con esta el cambio climático; es necesario desarrollar estrategias que reduzcan el

consumo innecesario de estos combustibles.

La energía necesaria para la iluminación dentro de un edificio se encuentra entre un 20-40% de

todo el consumo eléctrico y es uno de los principales causantes de las emisiones de 𝐶𝑂2. Debido

a que se ha fijado los nuevos criterios de eficiencia energética se le da gran importancia a la

iluminación para la reducción del consumo de energía total. Precisamente, estudios recientes

indican que el uso de la luz del día como una fuente renovable de energía puede hacer ahorros

significativos en intervalos entre un 30-77%, mediante la integración de un sistema detector de

presencia, oscurecimiento, etc., junto a con sistemas electrónicos [7].

En general, las edificaciones demandan sistemas de control (calefacción, ventilación,

iluminación) que reduzcan el consumo innecesario de energía eléctrica y que de igual forma

garanticen el bienestar de los residentes, por esta razón, se implementará una aplicación

electrónica que permita regular la iluminación en una vivienda.


IV. OBJETIVOS

A. Objetivo general

Diseñar e implementar un prototipo de aplicación electrónica embebida para regular la

iluminación de una habitación en una vivienda usando algoritmos genéticos.

B. Objetivos específicos

1. Definir los controladores, sensores y actuadores necesarios para la regulación de

iluminación artificial de una habitación, a partir de un análisis a los productos disponibles

en el mercado.

2. Analizar de acuerdo a la búsqueda bibliográfica, la distribución espacial de los elementos

del sistema de regulación de iluminación artificial para una habitación en una residencia.

3. Diseñar el prototipo electrónico acorde a los equipos seleccionados fundamentales para el

funcionamiento del algoritmo genético encargado de la regulación de la iluminación.

4. Implementar el algoritmo genético en lenguaje C esencial para regulación de iluminación

artificial.

5. Comparar la regulación de iluminación en una habitación por medio del algoritmo

genético y el consumo teórico de una bombilla de iguales características.

6. Divulgar los resultados mediante un artículo que sintetice la investigación y muestre con

claridad el desarrollo durante el trabajo de grado.


V. MARCO DE REFERENCIA

Alrededor del año 1878 se inventó la lámpara incandescente, luego de esto tardaron más de 80

años para que se inventara en 1964 el dispositivo que permitía atenuar la luz; el “Dimmer Lutron

Capri” [15], para hoy en día encontrar miles de productos que realizan esta función. Sin embargo

con el pasar del tiempo el uso de la lámpara incandescente ha reducido su favoritismo debido a

las nuevas tecnologías existentes como los bombillos ahorradores, lámparas halógenas, bombillos

LEDs, entre otros.

Como consecuencia al impacto ambiental que genera el alto consumo de energía eléctrica, en este

caso a la iluminación por el mal uso de estos bombillos, muchas organizaciones se han dado a la

tarea de encontrar soluciones amigables para el medio ambiente, algunas de ellas usando

bombillas que reduzcan el consumo, adaptando sistemas de cortinas para que la luz natural

disminuya el uso de la luz artificial realizando sistemas de control para la regulación de

luminosidad [35].

Una de las formas de controlar la iluminación es por medio de un sistema gobernado por un

algoritmo genético, que permite optimizar el uso de la luz en determinado espacio. Para lograr un

mejor entendimiento del concepto de la regulación de la iluminación con algoritmos genéticos, a

continuación en la Tabla I. se presentan algunas investigaciones que han contribuido al desarrollo

del tema.

Año Autor/es Nombre

2012 Congradac Velimir D

Milosavjevic Bosko B

Control of the lighting system using a genetic

algorithm.

2013 Muhammed Taha Koroglu

Kevin M. Passino

Illumination Balancing Algorithm for Smart

Lights.

2013 Zizhen Wang

Yen Kheng Tan

Illumination control of LED systems based on

neural network model and energy optimization

algorithm.

2016

Evangelos-Nikolaos D

Madiasa, Panagiotis A

Kontaxisa, Frangiskos V

Application of multi-objective genetic algorithms

to interior lighting optimization.


Tabla I. Artículos relacionados con la investigación.

En 2012, la investigación “Control of the lighting system using a genetic algorithm” realiza la

simulación de un sistema de control de iluminación usando algoritmos genéticos con la ayuda de

la aplicación MATLAB, en el que su estudio permite comparar entre 6 diferentes tipos de

estrategias de control, usando un sensor de presencia, control adaptativo, sistema de ventanas, dos

controles orientado hacia la luz del día y control con algoritmos genéticos, para llegar a la

conclusión, que el mayor ahorro energético fue el del sistema on-off (72%) y el control con el

algoritmo genético (63%). Gracias a este estudio se logra comprobar que este último puede

satisfacer las altas exigencias de regulación de los niveles de iluminación y competir con los

diferentes controles existentes [7].

En 2013, el articulo “Illumination Balancing Algorithm for Smart Lights” presenta un estudio de

regulación de la iluminación en un banco de pruebas de iluminación que consta de 8 bombillas

incandescentes pequeñas para cada zona colocadas en la parte superior de la caja y otra para

simular la luz del día, para medir la luz usan una fotocelda para cada zona debajo de la bombilla

correspondiente [8]. para lograr el objetivo planteado de tener una iluminación uniforme con la

menor información posible en principio usan un control integral descentralizado donde se dan

cuenta que no logran controlar la iluminación debido a la iluminación cruzada generada por la luz

solar simulada, por último los autores usan una red de controladores que nivelan continuamente

los niveles de luz para así eliminar los efectos negativos de los cruces de luz y satisfacer las

exigencias propuestas sin necesidad de una comunicación global entre las luces [8].

En 2013, la investigación “Illumination control of LED systems based on neural network model

and energy optimization algorithm” realizó un control de luminosidad LED usando un sistema

basado en un modelo de redes neuronales y un algoritmo de optimización, con un banco de

pruebas que constaba de 12 mesas y 14 luminarias en una oficina en las cuales la iluminación

debía estar en un rango de 320-500 Lux, donde todas las luces LED son regulables y pueden ser

controladas por el sistema de control, el objetivo principal de este proyecto pretendía satisfacer


las especificaciones de luz necesarias en cada mesa, al igual que reducir el consumo total de

energía durante el horario de oficina [9].

Para lograr el objetivo los autores definen una arquitectura de red de múltiples capas, luego

realizan el proceso de diseño que consta de recoger los datos, realizar un pre-proceso y pos-

proceso de datos, para eliminar las entradas que son constantes. Luego, se dividen los datos en

tres subgrupos, el conjunto de entrenamientos, el conjunto de validación y el conjunto de prueba,

para terminar con el entrenamiento de la red, después de implementar el sistema de control llegan

a la conclusión que el sistema LED inteligente tiene un 22% menos de consumo de energía que el

anterior sistema de iluminación.

En agosto de 2016, el documento “Application of multi-objective genetic algorithms to interior

lighting optimization” propone un modelo de optimización multi-objetivo usando algoritmos

genéticos que permite la minimización de los niveles de regulación de una luminaria y la

maximización de la uniformidad de la luminosidad, basándose en los rangos establecidos por la

norma EN12464 [10]. La aplicación del modelo propuesto se hace en una oficina con 15

luminarias LED, cada luminaria empotrada LED tiene un flujo luminoso total de 2120 lm y su

potencia activa es de 27W, se seleccionan 54 puntos de medición ubicados en el piso, a saber, 9

mediciones de puntos a través de la longitud de la habitación y 6 puntos de medición a través del

ancho de la habitación. Esta rejilla de medición se utilizó para calcular la iluminancia media, así

como la uniformidad de la iluminación, tal como se definen por la norma EN 12464, a través de

la conducción de simulaciones en Relux, una herramienta de simulación de iluminación [10].

Luego de aplicar el modelo en la oficina, se dio un importante ahorro energético, alrededor de

18% y 22%, se logró mejorar la iluminación de acuerdo a la norma EN12464, además de cumplir

con el multi-objetivo de tener un equilibrio entre la eficiencia energética y el confort visual.


A. Marco Teórico

Dado que el objetivo de la investigación es la regulación de iluminación utilizando algoritmos

genéticos, será necesario plantear algunas bases que sirvan de ejes conceptuales sobre los cuales

se soportara el prototipo encargado de la regulación de la luminosidad para una habitación.

Iluminación

Cuando se hace habla de iluminación, se debe tener en cuenta tanto la iluminación natural como

la iluminación artificial. Es importante considerar ambos tipos de luminosidad puesto que la luz

natural no es suficiente, ya que al ponerse el sol es necesario usar luz artificial. Por otro lado,

durante el día se deberá aprovechar el máximo la luz natural evitando el uso de iluminación

artificial. En general la iluminación artificial se debe usar cuando no se puede emplear la luz

natural o, como ocurre en la mayoría de los casos, para complementar la luz natural [11].

La iluminación juega un papel importante en el desarrollo de las actividades sociales, comerciales

e industriales. Gracias a las nuevas tecnologías ha sido posible evolucionar los sistemas de

alumbrado adaptándolos a las exigencias actuales, y al mismo tiempo, siendo eficientes

energéticamente [12]. Por tal motivo, la iluminación es un factor importante para la funcionalidad

de cualquier espacio puesto que, una buena iluminación no solo ayuda a ver mejor, previene

problemas de salud, mejora la productividad y crea un ambiente agradable para el usuario.

Para cada espacio el nivel de iluminación suficiente dependerá de la tarea visual que se esté

desarrollando, un requisito general será exigir mayores niveles de iluminación para aumentar la

agudeza visual lo que mitigara riesgos de accidentes y el cansancio en la visión [13]. Por esta

razón existe la normativa EN12464 sobre aplicaciones de iluminación, la cual establece la

iluminación de entornos de trabajo de interior, y como ocurre con la mayoría de normas,

establece unos requisitos mínimos. Dicho de otro modo, define los mínimos que debe cumplir la

iluminación de los lugares de trabajo y de los entornos inmediatamente próximos [14].


Tecnología LED

LED por sus siglas en inglés significa “diodo emisor de luz”. Este tipo de tecnología es utilizado

en una amplia gama de aplicaciones electrónicas entre ellas la iluminación conocidas como

bombillas LED. Entre sus principales características se tiene un bajo consumo de energía, se

pueden controlar digitalmente, poseen una vida útil ultra larga y no requieren mantenimiento [2].

Además, son diez veces más eficientes que una bombilla convencional y el doble de eficiente que

una bombilla fluorescente.

En los últimos años las Bombillas LED han mejorado sus cualidades, disminuido sus costes y

aumentando su versatilidad, así, convirtiéndose en accesibles para todo tipo de usuarios. El uso

de la tecnología LED está extendido en muchas de las aplicaciones cotidianas, debido a su bajo

consumo, fiabilidad y duración. Esta tecnología ha supuesto el mayor avance en el campo de la

iluminación desde que se inventó la luz, con una durabilidad menor o igual a 20 años [16].

Aunque las luminarias LED tienen un precio más elevado comparado con los otros tipos de

lámparas presentes en el mercado, la mayoría de empresas y grandes edificios comerciales están

optando por cambiar sus sistemas tradicionales de iluminación a este tipo de tecnología. Es el

caso de un estudio llamado “mejora de la eficacia de iluminación mediante la actualización de la

iluminación de un edificio comercial” realizado en Seattle, el cual, menciona la actualización de

un sistema de iluminación industrial de tubos fluorescentes T12 y T8 a luminarias LED,

queriendo con esto, eliminar los sistemas fluorescentes menos eficientes del mercado y por tanto

ser más ecológicamente amigable y aumentar la eficiencia energética de iluminación para

aplicaciones comerciales [17]. En definitiva, la tecnología LED es una opción sostenible, práctica

y funcional para lograr un ahorro en sus diferentes aplicaciones.

PSoC y PSoC Creator

PSoC (Program System On Chip), son micro controladores desarrollados por la compañía

CYPRESS cuya principal característica es contar con módulos tanto digitales como análogos,

todo incluido en un mismo chip [18]. CYPRESS cuenta con kits prototipos versátiles y


económicos conocidos como CY8CKIT-049 las cuales son plataformas de bajo costo muy

potentes las cuales pueden ser usadas para cualquier aplicación que se desee desarrollar.

El prototipo PSoC CY8CKIT-049-42xx de la familia 4200 cuenta al igual que las otras familias,

el poder reconfigurar dinámicamente sus entradas y salidas. Algunas de las características de la

arquitectura de este tipo de micro controlador es que combina lógica analógica programable,

lógica digital programable, E/S programables y un núcleo ARM Cortex-M0 de alto rendimiento

[19]. De esta forma se consigue un componente electrónico de gran flexibilidad en su estructura y

facilidad para el desarrollo de sistemas electrónicos embebidos.

Para desarrollar aplicaciones en el PSoC se utiiza la plataforma PSoC Creator, funcional para las

familias 3, 4 y 5 de PSoC. Es un entorno de desarrollo integrado (IDE) que permite el diseño

simultáneo de hardware y firmware que cuenta con cualidades como lo es una interfaz gráfica,

donde se pueden desarrollar de forma visual bloques análogos y digitales, también permite

escribir el código de programación en dos lenguajes de programación diferentes que son lenguaje

C y el Assembler [19].

PSoC 4200 y su IDE PSoC Creator tienen un gran potencial para el desarrollo de aplicaciones de

toda índole gracias a su simple diseño y versatilidad. El bajo costo que tiene el prototipo y

sumado a eso la licencia gratuita de la IDE hacen de este un conjunto de herramientas potente de

programación.

Algoritmos genéticos

Existen técnicas de computación evolutivas que pretenden imitar procesos biológicos diferentes a

las técnicas tradicionales de programación. Es el caso de los algoritmos genéticos los cuales son

un método adaptativo usado para resolver problemas de búsqueda y optimización, enfocados en

los principios de selección natural y supervivencia de los más fuertes, postulado por Charles

Darwin [20].

En la naturaleza los individuos de una población compiten en búsqueda de comida, agua y

refugio, además se disputan por un compañero de la misma población con el cual reproducirse.


Los individuos más fuertes harán surgir nuevas generaciones mejores adaptadas permitiendo que

la población evolucione logrando características optimas adaptándose cada vez más al entorno en

el que viven. Por el contrario los individuos poco dotados producirán un menor número de

descendientes [20].

Entendiendo como es el comportamiento natural de las especies se realiza una analogía para

comprender el funcionamiento de los algoritmos genéticos. Estos trabajan con una población de

individuos cada uno representando una solución al problema dado. Cada individuo presente en la

población cruzara su material genético con otro individuo de la misma población, el cruce

generará nuevos especímenes descendientes de los anteriores con características específicas de

los padres [20]. Este proceso se realiza gran cantidad de veces obteniendo una nueva población

de posibles soluciones reemplazando la anterior y acercándose más a una solución óptima del

problema.

Los algoritmos genéticos al ser un algoritmo evolutivo, son capaces de crear soluciones a

problemas de mundo real, además son considerados una técnica robusta y pueden tratar con éxito

cualquier problema de cualquier área. A pesar de que no garantizan encontrar la solución más

óptima comparada con otras técnicas de optimización combinatoria, logran encontrar soluciones

en tiempos aceptables. Por tal motivo, la evolución de cada solución hacia valores óptimos de un

problema depende en gran parte de una adecuada codificación de las mismas [20].

Entendiendo a fondo la gran capacidad que tienen los algoritmos genéticos, se pueden desarrollar

funciones matemáticas o rutinas de software que toman como entradas una población de

individuos y retorna como salida cuáles de ellos deben generar descendencia para una nueva

generación. Para regular la iluminación LED, los algoritmos genéticos se han convertido en una

alternativa novedosa para resolver con eficiencia problemas de control de iluminación tanto en

lugares interiores como exteriores.


Detector de cruce por cero

Los equipos electrónicos modernos son hoy en día normalmente alimentados por fuentes de

alimentación conmutadas. Debido a su funcionamiento de alta frecuencia, estas fuentes de

alimentación no tienen como proporcionar la frecuencia de la red (información de fase) para la

electrónica de baja tensión. Los dispositivos tales como controladores de iluminación,

termostatos, accionamientos de motor y aplicaciones similares de control o monitorización de

carga de AC, a menudo necesitan información de fase o la frecuencia de red [21].

Para tal fin, se han desarrollado circuitos de cruce por cero de alta calidad que proporcionan

pulsos de cruce cero constantes y bien definidos, centrados simétricamente alrededor de los

cruces de cero, estos usan muy poca potencia y sólo unos pocos componentes. La longitud del

impulso es prácticamente independiente de la tensión de la red pudiendo trabajar con cualquier

tensión AC, además, son estables con la temperatura e inmunes a las tolerancias de los

componentes y al envejecimiento [21].

Los usos más comunes para este tipo de circuito se encuentran por ejemplo: como detector de

ciclo de red, discriminador de longitud de impulso, monitor de carga de AC, detector de

condición de fusible de red, monitor de función de motor de AC, entre otros.

Control de potencia

Controlar la potencia en corriente alterna es aplicar a la carga solamente una porción de cada

semiciclo del voltaje, mientras menor es esta porción, menor es la potencia transferida a la carga.

El TRIAC es un dispositivo usado en control potencia de corriente alterna, posee un pin a través

del cual se controla la conducción siendo capaz de conducir en ambas direcciones [22].

En general los circuitos de control de potencia utilizan opto acopladores para aislar la

componente continua DC de la componente AC. Para llevar a cabo el proceso de control, el

micro controlador a envía pulsos al opto acoplador para variar la potencia mediante el disparo del


TRIAC [22], es necesario usar un circuito detector de cruce por cero para detectar el principio de

un medio ciclo de onda.

Wi-Fi

Wi-Fi hace referencia a cualquier tipo de red de área local inalámbrica (WLAN) IEEE 802.11.

Más específicamente, Wi-Fi es el estándar de la industria para productos definidos por la Alianza

Wi-Fi y conformes al estándar IEEE 802.11 [23]. La adición de la tecnología inalámbrica ofrece

más opciones para la supervisión, el control y la difusión de la información. En términos

prácticos, las ubicaciones remotas se vuelven más accesibles y los costos disminuyen.

B. Marco conceptual

Para la implementación del sistema de regulación de la iluminación con un algoritmo genético se

deben tener claro ciertos conceptos relacionados a la investigación.

Eficiencia energética.

La eficiencia energética es el consumo inteligente de la energía. Las fuentes de energía son

finitas, y por lo tanto, su correcta utilización se presenta como una necesidad del presente para

que se pueda disfrutar de ellas en un futuro. Ser más eficiente no significa renunciar a un grado

de bienestar y calidad de vida. Simplemente se trata de adoptar una serie de hábitos responsables,

medidas e inversiones a nivel tecnológico y de gestión [24].

Energía eléctrica.

La energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de

materiales conductores. Siguiendo el principio de conservación de la energía en el que se indica

que ésta no se crea ni se destruye, sólo se transforma de unas formas en otras, se explica que la


energía eléctrica pueda convertirse en energía luminosa, mecánica y térmica. A esto hay que

añadir su facilidad con la que se genera y se transporta [25].

Luz emitida.

La luz emitida o flujo luminoso es la totalidad de la luz producida por una lámpara o fuente de

Luz. Una habitación resulta más luminosa cuanta más luz emita la lámpara, es decir, cuanto

mayor sea el flujo luminoso. La luz emitida se mide en lúmenes (lm) [26].

Nivel de iluminación.

La luz que emite una lámpara finalmente incide en una superficie. El nivel de iluminación es la

cantidad de luz por unidad de superficie. El Lux (lx) es la unidad derivada del Sistema

Internacional de Medidas para la iluminancia o nivel de iluminación. Un Lux equivale a un

lumen por metro cuadrado (1 lx = 1 lm / m²).

Es importante tener un nivel de luz (cantidad de luxes) suficiente para poder trabajar

cómodamente. Por ejemplo, en una oficina el nivel de luz recomendado es de 300 luxes [27], a

diferencia de un baño que necesita 100 luxes [27], o de un pasillo para el cual se recomiendan 50

luxes [27]. La medida del nivel de iluminación se puede realizar con un luxómetro. El Nivel de

Iluminación se ve influenciado no solamente por el flujo luminoso que emite la lámpara o fuente

luminosa, sino también por la luminaria y las características del ambiente [27].

La luminaria absorbe parte de la luz emitida por la lámpara instalada en ella. Cuanto más

eficiente sea la luminaria, menor es la luz absorbida y mayor la entregada al ambiente. Por otra

parte, el ambiente a través de las características reflexivas de paredes y techos influye en la

cantidad de luz que finalmente llega a la superficie de trabajo. Paredes y techos claros, aumentan

la eficiencia del sistema de iluminación. Finalmente, el buen mantenimiento de la luminaria y del

local favorece que se mantenga el flujo inicial en mejores condiciones [27].


Eficacia luminosa.

Solo una parte de la energía eléctrica que consume una lámpara se convierte en luz emitida, otra

parte se convierte en calor y otras radiaciones no visibles. Para saber cuánta energía, de toda la

que consume, es emitida en forma de luz, se utiliza la eficacia luminosa. Una lámpara eficaz

desperdiciará menos energía, puesto que la mayor parte de la energía que recibe la transforma en

radiaciones visibles o luz. La eficacia luminosa se especifica en lúmenes por vatio (lm/W) y un

valor más alto caracteriza una lámpara más eficiente y, por los tanto, se ahorra más energía [27].

Norma EN 12464-1

La norma europea especifica los requisitos de iluminación para las personas en el interior de su

lugar de trabajo, para satisfacer sus necesidades de confort y rendimiento visual, permitiendo

crear ambientes agradables para los usuarios de las instalaciones. La norma regula la iluminación

de entornos de trabajo de interior y, como ocurre con la mayoría de normas, establece unos

requisitos mínimos. Dicho de otro modo, define los mínimos que debe cumplir la iluminación de

los lugares de trabajo y de los entornos inmediatamente próximos [28].


VI. DESARROLLO DEL PROTOTIPO

En este capítulo se encuentra el análisis detallado de cada uno de las partes que conforman el

prototipo incluyendo sus características y beneficios que cada uno tiene; también aparece en qué

lugar se desarrollarán las pruebas, seguido de este análisis y documentación.

A. Técnicas de regulación de iluminación

Ref. Titulo Año

[29]

Optimización de los niveles de iluminación en los túneles de Colombia

mediante el diseño de un sistema de control automático con el fin de

disminuir los consumos de energía eléctrica

2015

[30] Diseño de un sistema de iluminación con regulación de flujo luminoso y

temperatura de color según necesidades del usuario 2003

[31] Estudio y diseño del sistema de iluminación de un centro de uso general 2011

[32] Diseño del sistema de iluminación automatizado para una oficina en un

edificio inteligente, basado en tecnología inalámbrica zigbee 2007

[33] Implementing a ZigBee-Based Smart Lighting System 2014

[34] Lighting Control Possibilities in Cost and Energy-Efficient Lighting

Control Techniques 2009

[35] Multi-zone control of daylight-responsive lighting control systems 2013

[36] Sistema de control de iluminación con protocolo de control domótico

estandarizado 2014

[37] Distributed Smart Lighting Systems: Sensing and Control 2014

[38] Sistema inteligente para el ahorro de energía en lámparas fluorescentes 2010

Tabla II. Investigaciones de regulación de la iluminación.


De acuerdo a la información teórica y conceptos generales se buscaron investigaciones

relacionadas al campo de estudio que complementen y soporten el proyecto de investigación.

Existen muchas formas de regular la iluminación enfocada en controlar el flujo luminoso ya sea

en un complejo de oficinas o en un cuarto de estudio. En la tabla II. se tienen varios estudios

relacionados con el control de la luz, en general cada artículo usa un controlador, sensores y una

o varias luminarias.

Para comenzar, en la tabla 2 en la investigación [29] el objetivo de los autores es el de disminuir

el consumo de energía, con un sistema de control automático para la optimización de los niveles

de iluminación en los túneles de Colombia. Esta investigación utiliza como controlador dos

arduinos y mide la luminosidad que entra a la boca del túnel y las luces de los automóviles

permitiendo con estos datos controlar la luminosidad de las luminarias LED presentes en el túnel.

En general este documento aporta información en relación al comportamiento de la luz.

Otro de los documentos “Diseño de un sistema de iluminación con regulación de flujo luminoso

y temperatura de color según necesidades del usuario” [30] es netamente teórico, básicamente se

implementa un sistema que regula el flujo luminoso para el hogar o zonas de trabajo, de tal forma

que elimine los efectos perjudiciales de la luz artificial como lo es la alteración de los ciclos

circadianos. El documento no aporta información relevante para la investigación, puesto que usa

equipos electrónicos poco eficientes entre ellos un computador de escritorio y lámparas

fluorescentes. Sin embargo se puede resaltar el análisis relacionado con el comportamiento de la

luz natural y como a nivel físico y psicológico esta impacta en el comportamiento de ser humano.

En el mismo orden de ideas al artículo anterior, se encuentra el documento “Estudio y diseño del

sistema de iluminación de un centro de uso general” [31] centrado en realizar el estudio del

diseño de un sistema de iluminación pretendiendo mejorar la iluminación, eficiencia energética y

obtener ventajas económicas. Con dicho objetivo utilizan el software DIAlux para realizar

pruebas teniendo en cuenta las normativas CTE (Código técnico de la edificación) y UNE 12464-

1 (Norma para la iluminación de interiores) y cumplir con los niveles de iluminación establecido

por ellas. El aporte de esta investigación está en las normativas empleadas utilizando la misma

normativa europea 12464-1 sobre la iluminación en interiores.


Al igual que el documento anterior, el artículo “Diseño del sistema de iluminación automatizado

para una oficina en un edificio inteligente, basado en tecnología inalámbrica zigbee” [32] se

plantea como objetivo general diseñar un sistema regulable e inalámbrico para controlar la

intensidad luminosa en un ambiente de trabajo, maximizando el grado de confort y reduciendo el

desperdicio de la energía eléctrica. Entre los aspectos a destacar es el uso de comunicación

inalámbrica por medio de módulos zigbee, tecnología usada para la domótica, además se usaron

fotoceldas para captar el comportamiento de la luz en la oficina y toda la información fue

procesada por un micro controlador C8051F121. El proyecto tiene varios aspectos negativos

entre los cuales está el uso de luminarias fluorescentes accionadas por balastos electrónicos muy

costosas, el controlador requiere de una configuración un poco compleja en relación con los

módulos zigbee y en general todos los implementos tienen un precio elevado, aun así, muestra la

posibilidad de controlar la iluminación con este tipo de sistema.

También hay presente un artículo llamado “Implementing a ZigBee-Based Smart Lighting

System” [33] muy similar al documento anterior, el cual usa sensores foto resistivos y sensores

de movimiento integrando el protocolo de comunicación zigbee. Este proyecto usa tecnología de

iluminación LED y pretende monitorear la información de forma inalámbrica de acuerdo a las

necesidades del usuario. Cabe resaltar este último aspecto, puesto que es necesario monitorear la

información medida siendo un aspecto a destacar y útil para la investigación a desarrollar.

Las técnicas para controlar la iluminación son muchas y cada día se implementan nuevas

tecnologías que pueden lograr resultados similares. La tesis de maestría “Lighting Control

Possibilities in Cost and Energy-Efficient Lighting Control Techniques” [34] tiene como

propósito proporcionar una comprensión general de técnicas de control de iluminación de bajo

costo y eficiencia energética. Además, profundiza y analiza algunos de los protocolos de control

de iluminación más comunes con el objetivo final de implementar el protocolo de iluminación en

una de las plataformas de AB Regin.

Este estudio de maestría clasifica las técnicas de control de iluminación de la siguiente forma:

Daylighting, Occupancy, Personal control, Time sheduling, Task tuning y Variable load control;


Cada una de ellas permite controlar la iluminación dependiendo del lugar de instalación. En

relación a esta investigación se hace énfasis en usar luminarias LED, un sistema de control

programado con lenguaje C y sensores receptores de luz con el fin de regular la iluminación.

De acuerdo a las técnicas de control presentadas anteriormente, se encuentra la investigación

“Multi-zone control of daylight-responsive lighting control systems” [35] utilizando un sistema

automático de atenuación daylight-responsive que atenúa la iluminación eléctrica en respuesta a

la cantidad de luz del día detectada por un foto sensor. La idea central es mantener una

iluminancia de plano de trabajo definida por el usuario en un espacio consumiendo lo mínimo

posible de energía. En relación a esta investigación se desea establecer un criterio similar donde

se aproveche la iluminación externa minimizando el uso de la luminaria de tal forma que solo

ilumine uniformemente el área a una intensidad deseada.

Otra de las técnicas de iluminación utilizadas se emplea en la investigación “Sistema de control

de iluminación con protocolo de control domótico estandarizado” [36] cuyo objetivo es diseñar y

desarrollar un sistema de control de iluminación para el 1er piso de la Torre de Ingeniería de la

UNAM, utilizando un protocolo estandarizado para instalaciones inmóticas, considerando las

características arquitectónicas de cada cubículo, su tipo de uso y horarios. A grandes rasgos el

sistema consiste en ubicar sensores y luminarias fluorescentes a lo largo de un amplio espacio

donde la iluminación se activa con la detección del personal presente en la zona (técnica de

control Occupancy), si bien la investigación es bastante completa y cumple con la función de

iluminar las zonas deseadas con reguladores de fluorescencia, el sistema resulta muy costoso por

los equipamientos necesarios. Por otro lado, esta metodología contribuye al análisis y

comportamiento de la luz importante para la investigación.

En relación a la investigación anterior, el artículo “Distributed Smart Lighting Systems: Sensing

and Control” [37] utiliza la técnica de Occupancy junto con Daylighting. La investigación se

enfoca en demostrar cómo la luz tanto natural como artificial que llega al escritorio de una

oficina, puede ser captada ubicando los sensores en el techo en lugares estratégicos de forma que

se obtenga su máximo nivel de medición para poder regular la iluminación. Esta investigación


complementa de cómo se deben ubicar los sensores en el techo realizando un mapeo de la

iluminación presente tanto en el escritorio como en el techo.

Según se ha visto hasta el momento, cada investigación realiza la regulación de la luminosidad.

La tesis “Sistema inteligente para el ahorro de energía en lámparas fluorescentes” [38] diseño un

balasto electrónico que permite regular automáticamente la intensidad luminosa de una lámpara

fluorescente, hay que aclarar que no es importante tener en cuenta la luminaria que usa debido a

que tiene un mayor consumo en comparación con las luminarias LED, sin embargo para el

control de la potencia suministrada a la lámpara utiliza PWM como medio de control enviando la

señal al balasto electrónico y este a la luminaria fluorescente. Esta investigación pretende usar el

mismo método PWM para enviar anchos de pulso a la carga, en este caso a la luminaria LED

para regular el nivel de intensidad deseado de acuerdo a la programación aplicada.

En referencia a la clasificación anterior de las investigaciones relacionadas a la regulación de la

iluminación, podemos definir que el prototipo en general se desarrollará con un controlador,

sensores de luminosidad y actuadores; luminarias LED, los cuales serán seleccionados más

adelante. Otro aspecto a tener en cuenta, es que la técnica utilizada para controlar la luminosidad

será Daylighting donde se tiene en cuenta la luz natural incidente en la habitación y por último se

buscarán implementos económicos en relación a su funcionalidad.

B. Algoritmos genéticos y regulación de la iluminación

Para implementar el algoritmo genético, conociendo ya el funcionamiento y otros estudios que

utilizan este tipo de técnica para regular la iluminación, se especifican los pros y contras en cada

uno de ellos. En la tabla III. se muestra la información antes mencionada:


Pros Contras Titulo

El AG implementado

presento una reducción

del 63% de consumo

eléctrico.

El AG satisface las altas

exigencias de los niveles

de iluminación mediante

control de iluminación

regulable.

El AG no fue la mejor

técnica de reducción del

consumo eléctrico, pero

tiene resultados cercanos al

control adaptativo y

daylighting

Control of the lighting

system using a genetic

algorithm.

El AG es un modelo de

optimización rápido y

eficiente puesto que

requiere un bajo esfuerzo

computacional.

Es un método fácilmente

aplicable que requiere

poca intervención en un

edificio

Se consiguió un ahorro de

energía igual al 22%

No se usan sensores para

monitorear constantemente

la luz.

Solo se implementó en

lugares cerrados por tal

motivo si hay presencia de

luz natural el AG no

funcionará correctamente.

Application of multi-

objective genetic

algorithms to interior

lighting optimization.

Tabla III. Regulación de iluminación y algoritmos genéticos.

De acuerdo a la tabla presentada, los algoritmos genéticos son una alternativa viable para regular

la iluminación y pueden llegar a ser mucho mejores que los métodos discutidos en la

investigación “Control of the lighting system using a genetic algorithm.”[7], entre los cuales está

la técnica occupancy sensor, control adaptativo y cambio de ventanas con reducciones del


consumo de energía no superiores al 30%. Por otro lado, el articulo “Application of multi-

objective genetic algorithms to interior lighting optimization” [10], demuestra que los algoritmos

genéticos funcionan sin importar si se integra con cualquier técnica de control de iluminación. De

acuerdo a lo anterior, podemos usar los algoritmos genéticos para regular la iluminación en una

habitación.

C. Lugar de desarrollo del prototipo

Para escoger el lugar donde se realizaron las pruebas se encontraron varias opciones entre las que

se encuentran una oficina del edificio Cerezos, la oficina del LEA y el laboratorio de sonido de la

Universidad San Buenaventura de Cali, los requisitos para el proyecto eran que el lugar estuviera

disponible para realizar pruebas cuando se requiriera, que el área de trabajo permitiera construir

una habitación de por lo menos 4 metros cuadrados y donde pudiéramos controlar la luz natural

que ingresa al área. El lugar que cumplió con los requisitos fue el laboratorio de sonido, que

además tuvo otro punto a favor, un puente grúa como se muestra en la Fig. 1 que permitió variar

la altura a la que se encontraban los sensores y realizar varias pruebas con diferentes alturas.

Fig. 1. Lugar de desarrollo del prototipo.


D. Sensores, controlador, actuador y módulo Wi-Fi

Para tener una idea clara del prototipo, se puede entender como un conjunto de bloques que

juntos integran el modelo encargado de la regulación de la iluminación. En relación a esto, se

deben conocer las características y rasgos más importantes de los elementos que lo componen

como lo son el controlador, los sensores de luminosidad y la bombilla LED.

Controladores

Existen gran cantidad de controladores disponibles en el mercado, dependiendo de las

necesidades del usuario y de la aplicación a desarrollar se utiliza un controlador que cumpla con

los requerimientos deseados. Con el fin de seleccionar el controlador, se realizó una tabla

comparativa donde se observar las principales características de los equipos disponibles, tabla IV.

La Raspberry Pi y el Beagle Bone son sistemas muy costosos y su capacidad de procesamiento es

alto por lo que no es necesario tener un equipo con esas capacidades puesto que el algoritmo a

desarrollar es sencillo y no requiere de demasiado procesamiento. Si bien, el arduino UNO podía

ser una buena opción, es más costoso que el PSoC, cuenta con menos puertos GPIO y tiene una

velocidad de reloj mucho menor. Por tal motivo el PSoC 4200 es la mejor opción para

implementarlo en el prototipo debido a que cuenta con puertos I2C y UART necesarios para la

comunicación, igualmente, en cuanto al precio comparado con otros controladores es mucho más

económico haciendo posible desarrollar el prototipo sin tener una gran inversión en equipos

electrónicos.


Nombre Arduino Uno Raspberry Pi Beagle Bone PSoC 4200

Precio USD 20 35 89 4

Procesador ATMega 328 ARM11 Cortex-A8 Cortex-M0

Vel. reloj 16MHz 700MHz 700MHz 48MHz

RAM 2KB 256MB 256MB 4KB

Flash 32KB (SD Card) 4GB(micro SD) 32KB

VCC 7-12v 5v 5v 5v

GPIO digital 14 8 66 36

TWI/I2C 2 1 2 2

SPI 1 1 1 2

UART 1 1 5 2

Dev IDE Arduino Tool Squeak/Linux Python, Scratch, Creator

Tabla IV. Características controladores.

PSoC CY8CKIT-049-42xx

Es una tecnología ARM Cortex-M0 muy flexible con un núcleo M0 de 32 bits el cual entrega un

buen rendimiento y bajo consumo [39]. Este kit de la familia PSoC 4200 se conecta directamente

al puerto USB de un PC, además, está diseñado para ser programado utilizando el gestor de

arranque (Bootloader) del dispositivo a través del conversor USB-Serial integrado en la tarjeta

[40]. En la Fig. 2 se tiene el diagrama de bloque funcional del PSoC.

Fig. 2. Diagrama de bloques funcional PSoC CY8CKIT-049-42xx [19].


La placa se divide en 2 secciones. La primera sección contiene un controlador serial USB a

UART y pines de entrada y salida digitales. El controlador USB se puede utilizar para la

comunicación serial con un PC, o para programar el dispositivo PSoC 4 [19]. La segunda sección

contiene el PSoC 4, un LED de usuario, un botón para la programación del dispositivo y los

puertos de entradas y salidas configurables tanto análogos como digitales. En la Fig. 3 se puede

apreciar la placa separa con el fin de realizar pruebas o desarrollo de proyectos totalmente

funcionales.

Fig. 3. PSoC CY8CKIT-049-42xx.

Tomado de: http://www.cypress.com. Desarrolladora de tarjetas y plataformas de desarrollo relacionadas con la familia PSoC 4.

En la tabla V. se muestran algunas características de la familia PSoC 4. El prototipo CY8CKIT-

049-42xx es el controlador seleccionado para desarrollar el algoritmo para la regulación de

iluminación.

Características CY8CKIT-049-41XX CY8CKIT-049-42XX

Número de pieza de PSoC4 CY8C4125AXI-483 CY8C4245AXI-483

Velocidad de la CPU 24 MHz 48 MHz

Flash 32 KB 32 KB

SRAM 4 KB 4 KB

Bloques digitales universales 0 4

Comparadores 2 2

Amplificadores operacionales 2 2

ADC SAR 1 X 12- bit(806 Ksps) SAR 1 X 12- bit(1 Msps)

I2C/SPI/UART 2 2

GPIO 36 36

Tabla V. Características PSoC4 [41].


Sensor de luminosidad

Los sensores de luminosidad son capaces de medir la iluminancia presente en cualquier ambiente

con el fin de producir una señal de salida respecto a la cantidad de luz detectada. Los sensores

cuentan con un transductor que se encarga de convertir la luz que incide sobre el detector en una

señal eléctrica para luego acondicionarla y según el tipo de sensor envía los datos al controlador.

Se tienen dos tipos de sensores: análogo y digital. El sensor de luminosidad análogo solo cuenta

con 3 pines la conexión VCC, GND y leer la señal análoga. Por otro lado, los sensores digitales

se deben configurar y requieren más conexiones debido a que usan protocolos de comunicación

como lo es el protocolo I2C. En el mercado existen varios tipos de sensores con características de

medición similares, en la tabla VI. se muestran algunos de los sensores con sus características,

cabe mencionar que el sensor utilizado fue el BH1750 en relación al costo beneficio y

disponibilidad.

Sensor Características

BH1750[42]

(Seleccionado)

Supply voltage 3.6V, 16-Bit Digital Output, 1 Lux - 65535 Lux,

I2C bus Interface, 50Hz / 60Hz Light noise reject-function,

Slave mode hardware address decoding, 1.02 USD

TSL2591[43]

Supply voltage 3.8V, 1 Lux - 65535 Lux, I2C bus Interface,

50Hz / 60Hz Light noise reject-function, Slave mode hardware

address decoding, 1.8 USD

DFR0026 [44] Supply voltage 3.3-5V, 1 Lux - 6000 Lux, Analog Interface,

4 USD

Si1145/46/47 [45]

Supply voltage 3.6V, 1 Lux - 65535 Lux,I2C bus Interface,

50Hz / 60Hz Light noise reject-function, Slave mode hardware

address decoding, 10 USD

Tabla VI. Características sensores de luminosidad.


El sensor BH1750 tiene alta precisión y un rango de medición entre 1-65635 Lux. Este módulo

cuenta con un regulador interno de 3.3V por lo tanto es posible alimentarlo a 5V sin ningún

problema. Respecto a la interfaz de comunicación se implementa el protocolo I2C presente en la

mayoría de los controladores, aparte de lo ya mencionado tiene un pin para establecer la

dirección de esclavo haciendo posible conectar varios sensores al mismo tiempo. La siguiente

imagen Fig. 4 muestra el sensor BH1750 [42].

Fig. 4. Sensor BH1750.

Tomado de: http://www.naylampmechatronics.com. Tutorial de funcionamiento.

Lámpara LED

Las lámparas LED ofrecen una gran oportunidad para mejorar el rendimiento y el valor de la

iluminación. Además, han contribuido a incrementar la adopción de este tipo de tecnología

demostrando importantes ahorros de energía. Igualmente esta tecnología LED es más eficaz en la

entrega de luz cuando y donde se necesita, lo que representa un nivel adicional de ahorro de

energía. Entre las características y beneficios de las lámparas LED se tiene:

Características y beneficios:

Lámparas LED omnidireccionales

Intensidad de iluminación regulable (atenuables)

Tensión de entrada de 120 V

Ideal para iluminación general

No requieren transformador

15,000 horas de vida útil


En la tabla VII podemos observar las características técnicas de la bombilla LED utilizada de

referencia LED11DAV3/827W [46]. En general es una lámpara que genera un flujo luminoso de

800 lúmenes, es atenuable y su consumo en vatios es de 10.5W. En la Fig. 5 se puede observar la

lámpara LED [46].

Marca GE Referencia LED11DAV3/827w

Código fabricante 13791 Categoría producto LED

Tipo producto Bulbo Paquete por caja 6

Reemplazo 60 Watt incandescente Potencia 10.5W

Voltaje 120 V Forma A19

Base Mediana (E26) Color tono Blanco calido

Lumens 800 CRI 80

Control Dimerizable Promedio de vida (H) 15000

Temperatura (K) 2700

Tabla VII. Especificaciones técnicas LED atenuable [47].

Fig. 5. Bombilla LED atenuable.

Tomado de: http://www.gelighting.com. Bombilla tecnología LED.

Módulo Wi-Fi ESP8266

Del ESP8266 [48] podemos encontrar varias referencias en las que se encuentran ESP-01, ESP-

05, ESP-12, ESP-201 [48], se pueden apreciar en la tabla VIII. Todas estas referencias pueden ser

funcionales para el funcionamiento de este proyecto, pero se escoge la referencia ESP-01 por la


sencillez de su diseño, porque no ocupa mucho espacio en el prototipo, su precio es bajo y

cumple con las tareas que debe desempeñar, enviar y recibir datos, en la Fig. 6 podemos ver

físicamente el módulo. Las especificaciones de este potente modulo son:

Soporta el protocolo 802.11 b/g/n.

Capacidad para Wi-Fi Direct (P2P), Soft-AP

Tiene integrado el stack del protocolo TCP/IP

Tiene un núcleo Diamond Standard Core (LX3) hecho por Tensilica.

Su núcleo de arquitectura RISC 32bits corre a 80Mhz.

64KBytes de RAM de instrucciones.

96KBytes de RAM de datos.

Tiene GPIOs, I2C, ADC, SPI, PWM.

Los módulos cuentan con una memoria flash SPI Winbond W25Q40BVNIG

PLL, reguladores y unidades de manejo de energía integrados

Potencia de salida: +19.5dBm en modo 802.11b

Sensor de temperatura integrado

Consumo en modo de baja energía: <10 uA

Módulo ESP-01 ESP-05 ESP-12 ESP-201

GPIO Pines 2 - 11 11

ADC - - 1 1

Antena PCB PCB PCB Externo/PCB

USB a Serial No No No No

Tamaño Pequeño Pequeño Mediano Grande

Precio $3 $4 $5 $7

Tabla VIII. Características módulos Wi-Fi.


Fig. 6. Módulo ESP-01.

Tomado de: https://4tronix.co.uk. Módulo Wi-Fi .

E. Diseño del prototipo

Hacen parte del diseño del prototipo los siguientes ítems para desarrollar el sistema de regulación

de iluminación.

a) Implementación del prototipo

Como se vio previamente en el análisis, para desarrollar el prototipo y con el fin de realizar un

diseño conciso donde cada elemento cumpla su función de manera óptima, tanto el hardware

como el software del prototipo deben ser fieles y garantizar el funcionamiento

independientemente de las condiciones presentes en la habitación en este caso de la iluminación

presente en ella.

Para poder dar un enfoque claro al funcionamiento del sistema de regulación de iluminación para

una habitación usando algoritmos genéticos, se realizó el diagrama de bloques funcional donde se

presentan los elementos y flujo de señales que interactúan entre los diferentes procesos. Fig. 7.


Fig. 7. Diagrama de bloques funcional.

Alimentación: Suministra la energía eléctrica a los módulos que componen el sistema. La fuente

alimentación recibe la energía de la red eléctrica disponible y la adecua para poder ser utilizada

por cada módulo. Las tensiones de alimentación usadas son 5 voltios y 3.3 voltios, además se usa

la tensión de la red para conexiones de potencia requeridas.

Circuito detector de cruce por cero y Vref: Permite detectar el comportamiento sinusoidal de

la red eléctrica con el fin de identificar cuando la señal se encuentra cruzando el valor cero, dato

importante que es requerido por el controlador PSoC 4200 y el bloque de control de fase de

potencia. El modulo se alimenta tanto de la tensión AC y DC brindada por la fuente de

alimentación.

Sensor de luz ambiente BH1750FVI: El sensor de luz ambiente mide la intensidad lumínica en

Lux presente en la habitación. El BH1750FVI tiene la capacidad de convertir la intensidad

lumínica en bytes de información que será procesado por el controlador. La tensión de

alimentación del módulo es de 5 voltios.


Controlador PSoC 4200: El controlador CY8CKIT-049-42xx se encarga del procesamiento de

datos, contiene el código en lenguaje C del algoritmo genético y envía y recibe señales a los

módulos periféricos. Principalmente recibe la señal de los sensores de luz ambiente, y a partir de

un análisis realizado por el algoritmo tiene como salida una señal PWM que es tratado por el

módulo control fase de potencia conectado al controlador. El PSoC 4200 es alimentado a una

tensión de 5 voltios.

Módulo Wi-Fi ESP8266: El módulo Wi-Fi logra comunicar el prototipo con el exterior, se usa

un módulo Wi-Fi ESP8266 con comunicación TCP/IP el cual es conFig.do como Access point

haciendo posible visualizar los datos obtenidos por los sensores y monitorear el funcionamiento

del sistema.

Circuito control fase de potencia: Este circuito permite enviar la cantidad necesaria de energía

a la luminaria de tal forma que la bombilla pueda variar su intensidad. El bloque de control de

fase de potencia une el bloque de control PSoC 4200 con el actuador bombilla LED.

Bombillo LED dimerizable: La luminaria LED brinda la iluminación necesaria a la habitación

dando un confort visual al usuario presente en ella. La bombilla LED es dimerizable lo que hace

posible variar su intensidad dependiendo del ángulo de disparo enviado por el bloque de control

de fase de potencia. Esta directamente conectado a la tensión AC de la red eléctrica.

Iluminación Natural: La iluminación natural ingresa por ventanas u otras aberturas de la

habitación con el fin de aprovecharla para tener una eficaz iluminación interior. Edificaciones

con una iluminación natural correctamente proyectada, permiten un grado de confort y bienestar

de los espacios interiores esto a su vez, mejora la eficiencia energética reduciendo el consumo de

energía eléctrica.

Habitación: La habitación hace referencia al sitio donde se concentra la iluminación natural (luz

solar) y artificial (iluminación LED). En esta área la iluminación es captada por los sensores de

luz ambiente.


Continuando con el diseño del prototipo es indispensable dar un orden a la ejecución de tareas

que realizará el controlador, en ese mismo orden de ideas se estructuró un diagrama de flujo

general donde se plantea el funcionamiento del algoritmo desarrollado en lenguaje C. En la Fig. 8

se muestra de forma clara la ejecución del código.

Fig. 8. Diagrama de flujo del programa principal.

b) Configuración de los módulos

Partiendo del diagrama de bloques funcional se puede observar entre bloques las líneas que

interconectan todo el esquema, cada una de ellas representa una serie de variables que aparte de

ser alimentación de todo el sistema interconectan análoga y digitalmente los módulos con el


controlador, logrando así, agrupar datos tomados por los sensores para posteriormente

procesarlos y enviarlos a los actuadores.

Como se ha mencionado, los módulos poseen pines para enviar y recibir información hacia y

desde el controlador, igualmente, cada módulo tiene chips dedicados que deben ser configurados

para así entenderse con el PSoC. Para poder configurar cada pieza se debe revisar la hoja de

especificaciones, siendo más específico del módulo Wi-Fi ESP8266 y del sensor de luz ambiente

BH1750FVI.

1) Módulo BH1750FVI

En la hoja de especificaciones del sensor de luz ambiente la característica más relevante a tener

en cuenta es la comunicación de debe existir entre los cuatro sensores utilizados y el controlador

PSoC 4200. Los detectores cuentan con una interfaz de bus I2C usando solo dos pines llamados

SDA y SCL, este tipo de comunicación está diseñado como un bus maestro-esclavo. La

transferencia de datos es siempre inicializada por un maestro (controlador PSoC) y el esclavo

responde. Además, el sensor cuenta con un pin ADDR que determina la dirección de esclavo, al

tener un valor lógico bajo habilita la comunicación entre el controlador y cada sensor.

En la Fig. 9 se tiene la secuencia a seguir para comunicar los sensores y el PSoC 4200. Se tienen

cuatro salidas digitales cada una destinada al pin ADDR de los detectores con lo cual se establece

la dirección de esclavo ADDR = L importante para dar inicio a la comunicación. El modo de

medición usado es el “One Time H-Resolution Mode” realizando una sola lectura del nivel de luz

presente en la habitación.


Fig. 9. Instrucción “One Time H-Resolution Mode [42].

2) Módulo Wi-Fi ESP8266

El ESP-01 viene inicialmente con el “firmware AT”, con el cual puedes usarlo como un

adaptador Wi-Fi-serial, usando un microcontrolador externo como un PSoC para controlarlo y

comunicarse con la red inalámbrica. Como cualquier microcontrolador se puede cambiar el

firmware del ESP8266 y usar cualquiera de los disponibles, entre los más destacables están,

uLUA, microPython, pero se utiliza para este proyecto el que viene por defecto.

Para la realización del proyecto el módulo se configurará en el modo de Access Point (AP) que

nos permitirá tener una comunicación desde el celular donde podremos monitorear las medidas

en Lux de los sensores, las medidas de los 4 sensores y además podremos configurar algunos

parámetros como el valor de Lux deseados, prender o apagar la fuente lumínica, entre otros. Para

la configuración del módulo como AP se usaron los comandos AT y se realizaron los siguientes

pasos:

Conectar el módulo, importante saber que se puede quemar el módulo si se alimenta con

más del voltaje de 3.3V.

Esperar el mensaje predeterminado de que se conectó bien que para este caso es “Ready”,

si no recibimos el mensaje hacemos un reset del sistema hasta que llegue lo deseado.


Configuramos el módulo en el modo de AP que es el modo 2 para esto enviamos el

comando “AT+CWMODE=2”.

Le damos un nombre a la red que creará el módulo Wi-Fi con el comando

“AT+CWSAP=ESP8266,12345678,3,0” con una contraseña pero en este caso la

contraseña esta deshabilitada.

Activamos la conexión múltiple de dispositivos con “AT+CIPMUX=1”.

Indicamos que la comunicación se hará por el puerto 8888 con

“AT+CIPSERVER=1,8888”.

Para dar por terminada la configuración esperamos que el modulo devuelva un parámetro

“OK”, cuando recibimos esté la configuración ha sido exitosa, en caso contrario se debe

hacer un “RESET” y volver a realizar los pasos.

Después de configurar el modulo ahora solo queda conectarnos desde el dispositivo móvil, se

configura la aplicación como cliente, se ingresa la dirección IP 192.168.4.1 que se genera por

defecto en el módulo especificando que el puerto por donde se dará la comunicación es el 8888,

luego de esto solo queda conectarse a la red ESP8266 y empieza a correr el programa.

c) Circuitos y PCBs

Para la construcción de los PCBs, de los respectivos circuitos, que se utilizan en el prototipo se

simularon utilizando programas para comprobar su funcionamiento y posteriormente se

implementaron. En los siguientes ítems se puede apreciar cómo se desarrolló.

1) Circuito detector de cruce por cero

El circuito detector de cruce por cero de la Fig. 10 reconoce el momento exacto del cruce por

cero de la señal sinusoidal de la red eléctrica, indispensable para controlar la potencia

suministrada a la carga con lo cual permitirá variar el ángulo de disparo del TRIAC y así la

intensidad lumínica de la bombilla LED.


Las principales características del circuito detector son:

Detección de cruce de cero de alta precisión.

Salida completamente aislada y de baja tensión.

Ultra bajo consumo de energía; Disipación de potencia menor a 120mW.

No requiere componentes de precisión.

Compatible con 50Hz / 60Hz.

50Hz produce un pulso ZC (Zero crossing) de 10ms, 60Hz produce pulso ZC de 8.33ms.

Funciona en cualquier rango de voltaje (100VAC / 240VAC).

El pulso de salida permanece constante independiente de la tensión de red.

Fig. 10. Circuito detector de cruce por cero

Para obtener una imagen clara del comportamiento de las señales, se utilizó el software Multsim

para implementar el circuito y mediante un osciloscopio como se observa en la Fig. 11 y Fig. 12,

respectivamente, se tiene la señal alterna de entrada 110-20VAC (verde) y la señal de salida 0-

5VDC (roja). Es importante destacar el tiempo que demora en cruzar por cero es de 8.33ms para

una frecuencia de 60Hz.


Fig. 11. Señal de entrada y salida del detector de cruce por cero simulada.

Fig. 12. Señal de salida del detector de cruce por cero implementada.


Junto con la señal de salida del detector de cruce por cero se utiliza una señal de referencia

tomada de un potenciómetro, conectando simplemente cada pin externo a VCC y GND mientras

el pin interno da como salida la señal deseada. Dicha referencia es importante, dado que la señal

de salida del cruce por cero no es captada en su totalidad por el PSoC 4200 por lo tanto, para

solucionar el problema se toman ambas señales como analógicas y se realiza internamente dentro

PSoC una comparación análoga obteniendo como resultado cada vez que se cruza la señal de

cruce por cero con la señal de referencia un valor digital que activa el PWM para regular la

luminosidad en la etapa de potencia.

2) Circuito control fase de potencia

Para lograr que una señal active de manera segura circuitos de potencia de la red de 110VAC o

220VAC se requiere de un opto acoplador que sin necesidad de una conexión física permite

integrar la parte del circuito de corriente directa con el circuito de corriente alterna. El opto

acoplador contiene un transmisor y un receptor óptico que simplemente cuando una señal

eléctrica circula a través del transmisor óptico emite una luz que llega al receptor generando un

tensión de salida.

Como se requiere regular la intensidad de la bombilla, la señal de salida empleada es de tipo

PWM utilizada para controlar la cantidad de energía que se envía a la carga (Luminaria LED).

Después de la ejecución del algoritmo genético se obtiene como resultado un dato entre 0 y 225

los cuales representan el valor del PWM entendiéndose que a mayor valor se tendrá una mayor

iluminación en la bombilla. El PWM se actualiza constantemente dependiendo del resultado del

algoritmo genético en cualquier instante de tiempo de lo contrario el PWM se mantendrá

constante y por ende la luminaria mantendrá la intensidad establecida.

Por otro lado, se sabe que la carga está conectada a la red eléctrica y hay que tener presente que el

PWM previamente se sincronizo con el suministro local de energía. El siguiente circuito

electrónico, Fig. 13 presenta una interface de potencia basada en un opto acoplador y un TRIAC

capaz de manejar cargas de máximo 4 amperios.


Fig. 13. Circuito control fase de potencia.

En las siguientes imágenes se tienen las pruebas de funcionamiento del circuito de control de

potencia. Para las siguientes Fig. 14, 15 y 16, podemos ver la señal de entrada al MOC vista antes

de la resistencia de 330 ohmios en un osciloscopio representando el PWM al 25%, 50% y 75%

respectivamente en cada imagen igualmente, se en las gráficas se observa que la frecuencia de

salida de salida del PWM es de 60Hz con un periodo de 16.6ms.

Fig. 14. Señal PWM al 25%.




Igualmente, se visualizó con el osciloscopio el comportamiento de la señal AC que circula por la

luminaria LED para los porcentajes de PWM vistos en las gráficas anteriores de 25%, 50% y

75% pudiendo ver la cantidad de energía que se envía a esta. Fig. 17, 18 y 19.


Fig. 17. Señal al 25% en la luminaria LED.




3) PCBs controlador, hub y módulos de luminosidad

El prototipo requiere de un diseño versátil para ubicar de forma estratégica todos los

componentes necesarios para regular la iluminación en la habitación con el fin de evitar grandes

modificaciones en el cableado interno, ubicación de luminarias y tomas de energía eléctrica

garantizando así, que el espacio donde estarán ubicados los equipos no afecten a los usuarios u

objetos presentes en la habitación.

Mediante el uso de un programa de diseño de diagramas y PCB se diseñaron las placas

electrónicas. EAGLE (Easily Applicable Graphical Layout Editor) además de ser un programa de

licencia Freeware, tiene la capacidad de producir archivos GERBER utilizados en el momento de

la producción de cada una de las placas necesarias para el proyecto.

En total se diseñaron seis placas designadas para tareas específicas. El siguiente circuito, Fig. 20

se tiene la PCB principal donde se ubica el controlador, módulo Wi-Fi, circuito detector de cruce

por cero y el circuito de acople para encender la bombilla LED dimerizable. Por otro lado, En la

Fig. 21 se tiene el diseño de la placa de la tarjeta principal.

Fig. 20. Circuito principal controlador cy8kit-049-42xx.


Fig. 21. Placa principal controlador cy8kit-049-42xx.

Dado que la ubicación de los sensores encargados de captar los datos Lux presentes en la

habitacion estan cerca de la luminaria, se diseño una placa hub, Fig. 22, donde se concentra el

cableado proveniente de los cuatro sensores permitiendo agrupar y usar un solo cable con destino

a la tarjeta principal con el objetivo de minimizar el uso del mismo.

Fig. 22. Circuito hub de señales.


La ultima placa y la más pequeña que se encuentra en la Fig. 23 está destinada a soportar y

conectar el sensor de luminosidad con la placa hub. Estas son un juego de cuatro PCB ubicadas

en zonas específicas para captar los datos en unidades Lux necesarios para el algoritmo genético.

Los conectores y los cables que interconectan todas las placas se realizan mediante la interfaz

fisica RJ-45.

Fig. 23. Circuito sensor de luminosidad (4 PCBs).

4) Asignación de pines y conexiones electrónicas

Con los datos y hojas técnicas de cada módulo electrónico se puede designar que pines y señales

van a ir conectadas al controlador PSoC 4200 además, la alimentación de cada pieza es

importante para garantizar que todo el sistema funcione. La siguiente información indica los

nombres de los pines designados por los fabricantes, esta información se encuentra en los

datasheet de cada componente e indican que función tiene cada pin, cuales son los posibles

modos de uso y en general explica todo lo relacionado a las características eléctricas y tolerancias

que tiene cada uno de ellos.

Pines sensor BH1750FVI: VCC, GND, SCL, SDA, ADDR.

Pines módulo Wi-Fi: VCC, GND, TX, RX, RESET, CH_PD, GPIO0, GPIO2.

Pines detector cruce por cero: VCC, GND, VAC1, VAC2, P_OUT.

Pines circuito control fase de potencia: VCC, GND, VAC1, VAC2, P_IN.

En la Fig. 24 se puede observar la conexión realizada entre los sensores de luz ambiente y

módulo Wi-Fi con el controlador. Para el ESP8266 la alimentación VCC debe ser de 3.3V


mientras que para el BH1750FVI es de 5V tomada directamente del PSoC 4200. El

funcionamiento de los demás pines mencionados se explicara en la configuración y comunicación

de cada módulo con el controlador.

Fig. 24. Conexiones sensor BH1750FVI y módulo Wi-Fi al controlador PSoC.

La conexión del controlador con los circuitos de detección de cruce por cero (ZC Detector) y

potenciómetro (POT) necesita alimentación de 5V. Además, el circuito de control fase de

potencia (CFP) toman de la red eléctrica los 110VAC que requiere cada circuito para operar con

la electrónica digital usando opto acopladores aislando eléctricamente los circuitos de corriente

continua de los de corriente alterna. En la Fig. 25 se tienen las conexiones del PSoC 4200 de cada

circuito con sus respectivos pines digitales y alimentación DC.


Fig. 25. Señal de entrada y salida del detector de cruce por cero.

Junto con las señales anteriores, se tienen presente otras entradas y salidas digitales, en total son 3

pulsadores y 6 LED indicadores. El pulsador SW1 y LED6 tienen la misma función como

complemento al PSoC para programarlo y visualizar el estado de programado o no programado.

Por otro lado los otros diodos LED, el pulsador SW2 y el switch SW3 sirven para:

LED1: Indica que esta encendido o apagado el dispositivo [LED verde].

LED2: Indica que el dato se encuentra en el rango del Set-point deseado [LED verde].

LED3: Indica que el dato no se encuentra en el rango del Set-point deseado [LED rojo].

LED4: Titila indicando que el algoritmo genético se está ejecutando [LED verde].

LED5: Se enciende cuando el sistema está esperando un nuevo set point [LED amarillo].

LED6: Titila hasta que se conecta el celular a la red y entra a la aplicación [LED azul].

Para dar mayor claridad a los puertos designados se muestra la tabla IX especificando el nombre

tiene las señales de entrada y salida conectadas al controlador:


Nombre Puerto

LED6 P0[0]

SW1 P0[7]

Vcc P1[0]

cruce0v P1[1]

in_crucexcero P1[2]

pwm_led1 P1[4]

LED1 P2[0]

LED2 P2[1]

LED3 P2[2]

LED4 P2[3]

LED5 P2[4]

SW2 P2[5]

SW3 P2[6]

RST P2[7]

\UART: rx\ P3[0]

\UART: tx\ P3[1]

sensor_1 P3[4]

sensor_2 P3[5]

sensor_3 P3[6]

sensor_4 P3[7]

\I2C:SCL\ P4[0]

\I2C:SDA\ P4[1]

Tabla IX. Puertos y nombres de señales controlador PSoC.

d) Implementación del algoritmo

Ahora veamos como es el funcionamiento de la parte de control del prototipo, como se ha

mencionado anteriormente para lograr la regulación de la iluminación se usó un algoritmo

genético básico el cual está compuesto por cuatro fases principales, las cuales se explicaran


detalladamente más adelante, estas son la creación de la población inicial, la evaluación, el torneo

y la mutación, que unidas permiten el funcionamiento deseado del dispositivo, en la Fig. 26 se

muestra el diagrama de flujo del funcionamiento del algoritmo.

Fig. 26. Diagrama de flujo del funcionamiento del algoritmo genético.


El algoritmo se ejecuta de la siguiente manera, lo primero que se realiza es inicializar todas las

variables que se usaran en el programa y la interrupción del temporizador que se usara para la

visualización de los datos.

Luego el algoritmo entra en una de las fases principales, la de creación de la población inicial,

estando aquí lo que se realiza es la creación de todos los posibles datos que puede llegar a tomar

la salida del PWM (De 0 a 255) como se ve en la Fig. 27, que representan a su vez cuanto será la

intensidad de luz de la fuente de iluminación regulada.

Fig. 27. Creación población inicial.

Cuando terminamos de crear esta población cargamos un cero a la variable “valor_pwm” que es

la que se encargara de almacenar el valor de salida del PWM y luego la enviamos a la salida del

PWM para que la fuente de iluminación regulada empiece apagado, este paso solo se realiza una

vez en todo el programa. Seguidamente escoge un valor aleatorio de la población anterior el cual

vamos a necesitar ahora como se muestra en la Fig. 28.


Fig. 28. Valor aleatorio.

En estos momentos se entra en el bucle infinito donde se va lograr el objetivo de mantener una

luminosidad deseada, enseguida enviamos el valor del PWM a la salida del PWM y vamos a la

función “SENSAR” donde en resumen lo que se hace es tomar los datos de los sensores

procesarlos y dar el valor de Lux que hay en la habitación en ese momento con ese valor de

PWM, esta función retorna el valor que es guardado en la variable “promedio_datalux” la cual

usaremos para la siguiente fase.

El siguiente paso es entrar a la fase de evaluación donde comparamos el valor de Lux que se

mencionó en el párrafo anterior con el valor que queremos que haya en la habitación y

preguntamos si se encuentra en el rango establecido por el usuario, si es afirmativa la respuesta,

encendemos el LED 2, apagamos el LED 3 y entramos en la fase de mutación en donde se va a

crear una nueva población en la cual el valor central será el último valor de PWM escogido pero

ya no va a ser del tamaño de la primera población sino que la reducimos a 3 valores de la

población como se muestra en la Fig. 29, al tener esta población por consiguiente podemos entrar


a la etapa de torneo Fig. 30 donde lo que hacemos es escoger el menor valor de PWM para

cumplir con el criterio de la mínima potencia.

Fig. 29. Fase de mutación para valor cercano al setpoint.

Fig. 30. Fase torneo cumpliendo con el criterio de la mínima potencia.


El paso siguiente volvemos a la fase de evaluación; pero si por el contrario el valor de Lux

medido no se encuentra en el rango encenderemos el LED 3, apagaremos el LED 2, y entramos a

otra etapa de torneo que se muestra en la Fig. 31 en donde calculamos que tan lejos estamos de

llegar al set point que está dado por la siguiente formula:

𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝑠𝑒𝑡_𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡 − 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜_𝑑𝑎𝑡𝑎𝑙𝑢𝑥

Fig. 31. Etapa de torneo.

Si el error se encuentra que es negativo quiere decir que el valor de PWM debe disminuir porque

estamos por encima del set point como se muestra en la Fig. 32 y el nuevo valor centro será:

𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟_𝑝𝑤𝑚 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟_𝑝𝑤𝑚 − 𝑛/2


Fig. 32. Error negativo.

Si el error se encuentra que es positivo quiere decir que el valor de PWM debe aumentar porque

estamos por debajo del set point como se muestra en la Fig. 33 y el nuevo valor centro será:

𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟_𝑝𝑤𝑚 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟_𝑝𝑤𝑚 + 𝑛/2

Fig. 33. Error positivo.


Terminando la fase del torneo y teniendo el nuevo valor centro pasamos a la fase de mutación

donde creamos la nueva población 𝑃𝑜𝑏1 ∈ ℕ: {0, … , n} como se muestra en la Fig. 34 para un

error negativo y en la Fig. 35 para un error positivo y estará dada por la siguiente expresión:

𝑃𝑜𝑏1[𝑖] = {𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑝𝑤𝑚 + 𝑖 − 𝑛_𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜𝑟𝑎𝑙 }

Donde,

n: Es el valor del rango de la población definido al inicio del programa (siempre debe ser

un rango de valor par).

n_temporal: n/2.

i: Indica la posición de cada valor en el vector que va de 0 a n.

Fig. 34. Nueva población para un error negativo.


Fig. 35. Nueva población para un error positivo.

Cuando tenemos la nueva población escogemos un valor aleatorio de está y lo cargamos en la

variable “valor_pwm” , al terminar todo este proceso enviamos los datos medidos y el valor del

set point que se encuentran en ese momento a la dirección IP configurada en el módulo Wi-Fi, en

este caso se visualizan los datos en el celular, en este paso preguntamos al usuario si quiere

modificar el set point, si así fuera entramos al menú de configuración y cargamos el nuevo set

point, luego continuamos con el algoritmo, en el caso contrario simplemente se omite este paso y

volvemos a la etapa de evaluación a comenzar de nuevo alguno de los bucles infinitos.


VII. PRUEBAS Y RESULTADOS

Como resultado de la etapa de desarrollo del prototipo se logra obtener el sistema embebido final

mostrado en la Fig. 36 cada una de las placas que se ensambla en la estructura de la Fig. 37

construida con rieles donde se desplazaran los sensores para variar la distancia dependiendo de

las exigencias del momento y una base de madera donde se pone el Hub donde se unen las

señales de cada sensor, todos juntos permitirán realizar todas las pruebas de funcionamiento.

(a) Plaqueta principal (b) Hub (c) Sensores

Fig. 36. Placas sistema embebido final.

Fig. 37. Estructura de soporte.


En la Fig. 38 se tiene la conexión entre las placas utilizando como medio físico el cable RJ45

permitiendo de esta forma transmitir la información captada por los sensores.

Fig. 38. Conexión entre las placas con RJ45.

A. Protocolo de pruebas del prototipo

Para las pruebas del dispositivo se realizan una serie de pasos para lograr almacenar los datos de

manera correcta que permiten llegar a concluir si está funcionando de la manera deseada.

Se realizaron pruebas de todos los módulos por separados, es decir para el módulo Wi-Fi se

hacen varias pruebas de comunicación entre el computador y el celular corroborando que los

datos enviados sean los que se esperan como se aprecia en el siguiente ítem; cada uno de los

cuatro sensores se le realizaron pruebas para estar completamente seguros que la medida era la

correcta comparando la medida con un luxómetro que garantiza el nivel de Lux que se mide, para

la parte de control y de potencia se empezó a variar el PWM que controla el ángulo de disparo del


triac para variar la intensidad de la fuente regulada de iluminación desde 0 hasta el máximo valor

del PWM 255, algunas pruebas se observan en el siguiente ítem.

Después de realizar la pruebas individuales de los elementos que conforman el proyecto la última

prueba que se hace es fusionarlos para ver como trabajaban en conjunto, antes de descargarle el

programa que controlaría todo el proceso de la regulación se realizan tareas más sencillas,

enviando por medio del celular vía Wi-Fi un valor de PWM que es recibido por el controlador, el

cual procesa la información y envía este parámetro al módulo del PWM para que el bombillo

cambie su intensidad lumínica, seguido se mide el valor que hay de luminosidad, esté se envía

hacia el celular para cumplir así con todas las tareas de prueba y poder continuar ya con las

pruebas que regularan la iluminación de la habitación con un algoritmo genético.

Fig. 39. Montaje simulación de habitación.

En el lugar escogido para realizar las pruebas finales se construye una habitación con biombos

que simulan las paredes, se instala un techo de icopor con una abertura en medio para cumplir la

función de tragaluz que permite que entre la luz natural controlada y para incorporar la

iluminación se acopla todo el sistema de regulación en la grúa de manera que queda la fuente


regulada de luz en el centro de la habitación como se muestra en la Fig. 39. Las pruebas

realizadas para la validación del prototipo se conforman de la siguiente manera:

Tomar los datos de luminosidad en más de un área sin luz natural variando desde el valor

mínimo al máximo de la fuente de luz.

Para cada área se varía la distancia de los sensores desde la base del bombillo hasta las

paredes desplazándolos cada 20cm y se almacenan los datos medidos por cada uno de los

sensores para encontrar la distancia a la cual la luz tiene la mayor incidencia.

Al encontrar la distancia a la que deben estar los sensores se prueba el programa de

regulación, se escoge un valor de setpoint el cual debe mantener y empezamos a tomar los

datos medidos.

El proceso anterior ahora debe realizarse pero simulando la luz natural en este caso se

encienden las luces del laboratorio y se realizan todas las pruebas anteriores.

Con estos datos recogidos en cada una de las mediciones se da por terminada la etapa de pruebas.

B. Sensores de luminosidad y Luxómetro

Para certificar que la medida tomada por los sensores es la real se realiza una prueba con un

instrumento calibrado (Light meter HS1010) para medir luminosidad en Lux y se comparan en el

mismo momento las medidas como se muestran en la Fig. 40, donde se observa que

efectivamente la medida es la correcta, esta prueba se realizó para los 4 sensores y todas dieron

un parte positivo; en el capítulo de configuración de los módulos se encuentra la secuencia a

seguir para comunicar los sensores y el PSoC 4200.


Fig. 40. Prueba de medición comparando el sensor y un luxómetro.

C. Consumo de potencia bombilla LED

En la Fig. 41 se puede observar cual es la potencia del bombillo para cada valor de PWM la cual

se obtuvo abriendo el circuito para medir la corriente que circulaba por la bombilla y con este

valor encontrar la potencia. Para el valor máximo valor de potencia obtenido fue 12.9W con un

valor de PWM desde 229 hasta 255.

Fig. 41. PWM vs Potencia.

0

2

4

6

8

10

12

14

0 50 100 150 200 250

Po

ten

cia(

W)

PWM


D. Resultados de funcionamiento

Siguiendo el protocolo de pruebas para la validación del prototipo se tomaron dos áreas

representadas como se muestran en la Fig. 42 y en la Fig. 43. Para las medidas a las que se van a

encontrar los sensores desde la base del bombillo hasta ellos y hasta la pared estan dadas por la

Fig. 44.

Fig. 42. Vista frontal de la habitación.

Fig. 43. Vista en 3D de la habitación.


Fig. 44. Distancias entre el bombillo, el sensor y la pared.

Para el área N° 1 que se puede observar en la Fig. 45 las medidas fueron las que se encuentran en

la tabla X y XI. Estas medidas permitieron que los sensores estuvieran midiendo el valor real de

luminosidad que se encuentra sobre la superficie de la mesa el cual es corroborado con el

luxómetro, después de realizar varias pruebas variando la distancia entre los sensores y el

bombillo hasta encontrar la distancia donde tuviera mayor incidencia lumínica la fuente de luz

regulada.

Fig. 45.Área N° 1.


Distancia (cm)

Medidas X H Y H1 H2 X1 X2 X3

Área 1 140 110 170 66 22 38 54 48

Tabla X. Distancias área N°1 de acuerdo a las Fig. 22, 23 y 24.

Distancia (cm)

Área 1 A B

Sensor 1 18 39.5

Sensor 2 18.5 44

Sensor 3 18 53

Sensor 4 17.5 65

Tabla XI. Distancias sensores área N°1 de acuerdo a las Fig. 22, 23 y 24.

Para el área N°1 los datos medidos que se encuentran en la Fig. 46 demuestran que en estas

dimensiones de la habitación el valor máximo de Lux que podemos generar con esta fuente

lumínica es de 238Lx sin presencia de luz natural.

Fig. 46. PWM vs Lx del Área N° 1.

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200 250

Luz

med

ida(

Lx)

PWM


Para el área No2 que se puede observar en la Fig. 47 las medidas fueron las que se encuentran en

la tabla XII y XIII. Estas medidas permitieron que los sensores estuvieran midiendo el valor real

de luminosidad que se encuentra sobre la superficie de la mesa el cual es corroborado con el

luxómetro, después de realizar varias pruebas variando la distancia entre los sensores y el

bombillo hasta encontrar la distancia donde tuviera mayor incidencia lumínica la fuente de luz

regulada.

Fig. 47. Área N° 2.

Distancia (cm)

Medidas X H Y H1 H2 X1 X2 X3

Área 2 191 195 206 109 72 30 120 41

Tabla XII. Distancias área N° 2 de acuerdo a las Fig. 22, 23 y 24.


Distancia (cm)

Área 2 A B

Sensor 1 25 33

Sensor 2 27 36

Sensor 3 28 80

Sensor 4 28 59

Tabla XIII. Distancias sensores área N° 2 de acuerdo a las Fig. 22, 23 y 24.

Para el área N° 2 los datos medidos que se encuentran en la Fig. 48 demuestran que en estas

dimensiones de la habitación el valor máximo de Lux que podemos generar con esta fuente

lumínica es de 90Lx sin presencia de luz natural.

Fig. 48. PWM vs Lx del Área N° 2.

Siguiendo el protocolo ahora se pone en funcionamiento el programa con el algoritmo genético

para cada área y los resultados son los que se encuentran en las Fig. 49 y 50, donde se puede ver

claramente que empieza en un valor aleatorio para luego buscar la manera de llegar al punto

establecido y al final mantener un rango de luz donde el máximo valor es el valor de setpoint

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250

Luz

med

ida(

Lx)

PWM


establecido como 20 Lux y el rango mínimo es 14 Lux para ambos casos manteniendo el rango

de 6 unidades que se estableció al principio del algoritmo.

Fig. 49. Datos área N° 1 con el algoritmo genético en funcionamiento.

Fig. 50. Datos área N° 2 con el algoritmo genético en funcionamiento.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200

Luz

med

ida(

Lx)

Tiempo (seg)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 30 60 90 120 150 180

Luz

med

ida

(Lx)

Tiempo (seg)


Con el fin de mostrar el funcionamiento del algoritmo genetico en varios niveles de luminosidad,

para el area N°2 se realizaron tres pruebas mas con setpoint de 30, 60 y 90 Lux. En el desarrollo

de estas pruebas se obtuvo mejoras en la estabilidad del algoritmo genetico mantiendo el nivel de

setpoint deseado con una variacion no mayor a 3 unidades debido a que se realizo una calibracion

de los sensores mas precisa de acuerdo a la incidencia de la luz sobre estos.

La prueba con un setpoint de 30 lx en la Fig. 51 evidencia la mejora en el tiempo de

estabilizacion siendo no mayor a 9 segundos, igualmente, es mas estable mantienedo el nivel

señalado. Luego del tiempo de estabilizacion se verifico la potencia consumida por la bombilla

obteniendo como resutlado un valor de 9.1W.

Fig. 51. Grafica con setpoint en 30 Lux.

La prueba con un setpoint de 60 lx en la Fig. 52 evidencia la mejora en el tiempo de

estabilizacion siendo no mayor a 7 segundos. Igualmente, luego del tiempo de estabilizacion se

verifico la potencia consumida por la bombilla obteniendo como resutlado un valor de 11.4W.

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

Luz

cen

sad

a (L

x)

Tiempo (seg)


Fig. 52.Grafica con setpoint en 60 Lux.

Por ultimo, para la prueba con un setpoint de 90 lx en la Fig. 53 evidencia la mejora en el tiempo

de estabilizacion siendo no mayor a 4 segundos. Luego del tiempo de estabilizacion se verifico la

potencia consumida por la bombilla obteniendo como resutlado un valor de 12.5W.

Fig. 53. Grafica con setpoint en 90 Lux.

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

Luz

cen

sad

a (L

x)

Tiempo (seg)

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

Luz

cen

sad

a (L

x)

Tiempo (seg)


VIII. CONCLUSIONES

En el desarrollo de este proyecto se demuestra que la iluminación es un tema muy importante,

especialmente en el control de la cantidad de energía eléctrica relacionada al mal uso en iluminar

espacios. Haciendo referencia en este caso a la iluminación de las edificaciones y siendo más

específico en una habitación debido a que representa un porcentaje alto del consumo energético;

para evitar este derroche de energía es necesario utilizar alguna de las muchas técnicas para la

regulación de iluminación. Esta investigación logró controlar la potencia de la fuente de

iluminación utilizando la mínima posible para mantener un rango de luz determinado gracias a

que el algoritmo siempre escoge el menor valor de potencia que cumpla con el rango de

iluminación, el bloque de control que está conformado por un circuito de potencia acoplado a una

señal digital, controla el ángulo de disparo de un TRIAC BT134 que regula la iluminación que

entrega la luminaria LED evitando que siempre se encuentre al máximo de su capacidad, y así,

dependiendo de las exigencias del ambiente aumente o disminuye su intensidad.

El controlador PSoC, el módulo Wi-Fi, los sensores y el bombillo LED que se escogieron

después del análisis de los productos con similares características cumplieron el objetivo

principal de regular la iluminación desempeñando cada uno su función asignada para el proyecto;

el PSoC ejecutando el programa de forma correcta interconectando las demás partes del

prototipo, el módulo Wi-Fi entregando de manera oportuna los datos para la visualización por

parte del usuario, los sensores tomando los valores reales de luz en la habitación y por último el

bombillo LED que cumplió con su función de entregar la luminosidad que se establecía.

Después del análisis de la distribución espacial de los elementos del sistema de regulación de

iluminación artificial para una habitación, se concluye que se debe realizar la calibración de los

sensores para encontrar la distancia apropiada del bombillo hasta el sensor para que los datos

medidos sean reales antes de poner en funcionamiento el prototipo porque esta distancia varia

siempre dependiendo las medidas de la habitación.


El diseño e implementación del prototipo permite de manera satisfactoria la regulación de la

iluminación en la habitación simulada, se comprueba con las pruebas realizadas que se logra

mantener una determinada luminosidad en un rango establecido por el usuario en las diferentes

áreas de prueba.

Como las pruebas de la iluminancia mantenida fueron realizadas para un 10% de lo estipulado en

la Norma EN 12464 se puede afirmar que si se usa la luminaria con la potencia adecuada para

determinada área el sistema fácilmente logrará mantener esa luminosidad utilizando el mínimo

necesario de la potencia.

De acuerdo al consumo teórico de la lámpara LED totalmente encendida que tiene una potencia

de 12.8W sin ningún tipo de regulación en cualquier instante de tiempo, se puede constatar que la

misma luminaria utilizando un control de regulación de la iluminación con el algoritmo genético

tiene una potencia menor ya que en el caso del área 1 y el área 2 en un determinado instante de

tiempo con un setpoint de 20 lx, las pruebas realizadas muestran que la potencia se mantiene en

valores aproximados de 4.9W y 5.3W respectivamente. De lo anterior, se puede evidenciar que

utilizando un control regulado mediante algoritmos genéticos en comparación con mantener la

luminaria encendida la potencia disminuye casi al 50%, es decir que el consumo energético

tendera disminuir.

Por último, teniendo en cuenta las últimas tres pruebas realizadas, se pudo evidenciar el

funcionamiento del control de regulación de iluminación utilizando el algoritmo genético para

varios setpoint deseados manteniendo la mínima potencia en la luminaria LED para cada prueba.

Igualmente, el tiempo de respuesta del algoritmo se redujo ajustando la luminosidad deseada en

un mejor tiempo. Para un futuro el algoritmo puede ser optimizado permitiendo obtener mejores

tiempo de respuesta realizando un mapeo de la iluminación en la habitación de forma que se

establezcan valores más cercanos que permitan mejorar el tiempo de estabilización y

reemplazando el random empleado en el algoritmo genético.


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ANEXOS

Anexo A. Código en lenguaje C.

La siguiente información es el código en lenguaje C desarrollado para la regulación de la

iluminación. Se tienen varios source files, a continuación se muestra cada uno de ellos.

Tipo de archivo: main.c

/*

Realizado por:

Alvaro Rodriguez

Pedro Rodriguez

*/

//*****************************************************************

#include <project.h>

#include "FuncionesWifi.h"

#include "FuncionesSensarI2C.h"

#include <stdio.h> /* sprintf() */

int main()

{

CyGlobalIntEnable; /* Enable global interrupts. */

CyDelay(100);

while(SW1_Read());//pulsador de START

Test_Write(1);//indicador de encendido

Test_Write(0);

//INICIALIZACIONES I2c y PWM

//*******************************************


comp_Start();

pwm_led_Start();

reloj_Start();

I2C_Start();

//*******************************************

Reset_ESP();

WIFI_MODE2();//conFig. el modulo wifi como Access Point

//*******************************************

//**********conFig. el set point***********

//*******************************************

do{

if (WaitText("set", 10)){ConfSetPoint();break;}

}while(1);

//*******************************************

ALGORITMO();//ejecuta el algoritmo genetico

for(;;){}

}

Tipo de archivo FuncionesSensarI2C.c




#include "FuncionesWIFI.h"

//**********************************************************************

// Toma la medida en LX del sensor escogido


//**********************************************************************

uint16_t measuredata(void){

uint8_t highbyte = 0, lowbyte = 0;

uint16_t dataluxin = 0, dataluxout = 0;

uint32_t ACK1, ACK2, ACK3;

do{

ACK1 = I2C_I2CMasterSendStart(0x23, I2C_I2C_WRITE_XFER_MODE);

// One time H-resolution mode ( ADDR = 'L' )

ACK2 = I2C_I2CMasterWriteByte(0x20);

// ConFig.te to one time H-Resolution Mode (0010_0000)

I2C_I2CMasterSendStop();

CyDelay(100);

ACK3 = I2C_I2CMasterSendStart(0x23, I2C_I2C_READ_XFER_MODE);

highbyte =I2C_I2CMasterReadByte(I2C_I2C_ACK_DATA);

//Read measurement result High Byte

lowbyte =I2C_I2CMasterReadByte(I2C_I2C_NAK_DATA);

//Read measurement result low Byte

I2C_I2CMasterSendStop();

}while((ACK1 & ACK2 & ACK3) != 0);

dataluxin = highbyte;

dataluxin <<= 8;

dataluxin |= lowbyte;

dataluxout = (dataluxin/1.2)+1; //Calculate data

//Valor maximo de medicion 2000 lux

if (dataluxout > 2000){

dataluxout = 2000;


return dataluxout;

}

else

return dataluxout;

};

//**********************************************************************

// convierte los datos a ASCII para enviarlos por uart

//**********************************************************************

void dectoascii(uint16_t dataluxout){

uint8_t i;

uint8_t a[5];

uint16_t temp = dataluxout;

a[0] = temp/10000;

temp = temp%10000;

a[1] = temp/1000;

temp = temp%1000;

a[2] = temp/100;

temp = temp%100;

a[3] = temp/10;

a[4] = temp%10;

for (i = 0; i<5; i++){

datasensor_global[i]= 0x30 | a[i];

}

};

//**********************************************************************

// muestra los datos sensados


//**********************************************************************

void MOSTRAR_DATOS_SENSADOS (void)

{

UART_UartPutString("AT+CIPSEND=0,125\r\n");

WaitText("OK", 500);

UART_UartPutString(light_string1); // Display the light string

UART_SpiUartPutArray(datasensor_1,5);

// Display the dataluxout value

UART_UartPutString(lx_string); // Display the lx string














UART_SpiUartPutArray(sum_datasensor,5);


UART_UartPutString(lx_string);


}

//**********************************************************************

// sensa los valores de lux y hace el promedio

//**********************************************************************

void SENSAR (void)

{

//Data sensor 1

sensor_1_Write(SENSORADDR_L);

sensor_2_Write(SENSORADDR_H);



CyDelay(1);

sum_data1 = measuredata();

dectoascii(sum_data1);

for(i = 0; i<5; i++){

datasensor_1[i]= datasensor_global[i];

}

//Data sensor 2





CyDelay(1);



for(i = 0; i<5; i++){



}

//Data sensor 3





CyDelay(1);



for(i = 0; i<5; i++){


}

//Data sensor 4





CyDelay(1);



for(i = 0; i<5; i++){


}

//Promedio iluminacion en lux

promedio_datalux = (sum_data1+sum_data2+sum_data3+sum_data4)/4;

dectoascii(promedio_datalux);

for(i = 0; i<5; i++){


sum_datasensor[i]= datasensor_global[i];

}

}

Tipo de archivo: FuncionesWifi.c




char webbuff[512];

static int counter;// contador automatico de actualizaciones de pag.

//**********************************************************************

//Reset modulo wifi

//**********************************************************************

void Reset_ESP(void)

{ RST_Write(0); CyDelay(5); RST_Write(1);}

//**********************************************************************

//Espera texto

//**********************************************************************

uint16 WaitText(char *target, int time)

{

uint8 targetLen = strlen(target); // Tamaño de la palabra

uint8 index = 0;// El tamaño maximo de la cadena de destino es 255 bytes

char c;// Caracter actual

do { // Leer Uart

c = UART_SpiUartReadRxData();

//El elemento [index] de la cadena...UART_ReadRxData();

if( c == target[index]){ Test_Write(1);Test_Write(0);if(++index >= targetLen){return 1; }}

//Retorna 1 si todos los caracteres de la cadena son encontrados

else index = 0; // Se reajusta


if( !UART_SpiUartGetRxBufferSize()){CyDelay(1); time--;}

// Si no coincide resta time

} while(time);

return 0; // Fragmento no encontrado

}

//*****************************************

//Agregar el sigte byte

//*****************************************

void GetRequest(char *buffer, int time)

{

int i=0;

do{

buffer[i] = UART_SpiUartReadRxData();

// Agrega el siguiente byte de datos

i++;// Siguiente

if( !UART_SpiUartGetRxBufferSize()){CyDelay(1); time--;}

// Existen datos? espera...resta time

}while(time);// Tiempo limite

buffer[i] = 0;// Se limpia el ultimo byte

}//**************************************

//Conecta a la red wifi

//***************************************

int ConnectWiFi(char *SSID, char *PASS)

{

char sendString[64];

UART_SpiUartClearRxBuffer();

sprintf(sendString,"AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n",SSID, PASS);

// guarda la cadena en SendString "AT+CWJAP="SSID","PASS"\r\n

UART_UartPutString(sendString);


// Envia la cadena al modulo

return (WaitText("OK", 6000));

// Confirma con OK despues de 5 seg

}

//****************************************************************

// Creacion del servidor

//****************************************************************

void SetServer(int port)

{


sprintf(sendString,"AT+CIPSERVER=1,%d\r\n",port);

// Crea la cadena AT+CIPSERVER=mode[,port] mode 1:crea servidor mode 2:borra el servidor

debe ser reiniciado

UART_UartPutString(sendString);//Envia la cadena


UART_UartPutString("AT+CIPSTO=20\r\n");// Tiempo de espera del servidor


}

//************************************************************

// respuesta del servidor

//************************************************************

void ServerResponse(char *output)

{

extern char conn[];


uint16 len=0;

len=strlen(output);// Calculamos la longitud de la cadena que se envía

sprintf(sendString,"AT+CIPSEND=%s,%d\r\n",conn,len);


// creamos la cadena

UART_UartPutString(sendString);// enviamos la cadena

WaitText("> ", 1000);// esperamos '>'

UART_UartPutString(output);// envia output

WaitText("SEND OK\r\n", 500);// esperamos confirmacion de envio

UART_UartPutString("AT+CIPCLOSE=0\r\n"); // cerramos la conexion

WaitText("OK\r\n", 200);

}

//**********************************************************

// El analisis de la lista de parámetros y valores de ajuste

//**********************************************************

void set_param(char *params)

// la lectura y la conFig.ción Opciones de recepción

{

char *name; char *value; char *next;

while(params)// Si se encuentra otro signo de interrogación

{

// Mira donde termina símbolo de parámetro "y" - el símbolo de unión es el delimitador entre los

parámetros. P = 0 si no hay más parámetros

if((next = strchr(params, '&'))){ *(next++) = 0;}

//Y reemplazar a los pies, p - puntero al siguiente parámetro

// Analizar el nombre del parámetro y el valor en el

name = params;

if((value = strchr(name, '=')))*(value++) = 0;

// para poner el nombre = 0 después - valor

// Parámetros de procesos que se encuentra llevaron = (on / off)?


if( (strcmp (name, ("led")) == 0 ) && value )

// Si el nombre es "led" y el valor encontrado - ejecutar el comando

{

if(strcmp(value, ("on")) == 0)

{set_point=255;}//UART_PC_UartPutString("Prender");}//led_on(); }

else if(strcmp(value, ("off")) == 0)

{set_point=0;}//UART_PC_UartPutString("Apagar");}//led_off(); }

}

params = next;// Continuamos con el siguiente parámetro

}

}

//**************************************************************

// obtencion de parámetros y actualización de datos

//**************************************************************

void UpdateData(char *Inbuff)

{// Hacemos esto en tres pasos: encontrar parámetros prislanye ellos ustanavlmvaem, a

continuación, actualizar la información en una página

//1. GET /?led=on HTTP........ --> aqui / -URL, ? - el comienzo de la lista de parámetros,

<nombre> = <valor>, y - parámetros de separación, espacio - al final de la lista de parámetros

char *end; // etiqueta o puntero al final de la lista de parámetros

char *params; // un puntero al primer parámetro en el nombre de lista de parámetros

end = strchr(Inbuff, ' ');// comenzar con el final: encontrar un espacio - al final de la lista de

parámetros

*end = 0;// marca el final de la cadena de lista de parámetros

// Seleccione la lista de opciones: encontrar un signo de interrogación en la cadena de consulta:

if((params = strchr(Inbuff, '?')))*(params++) = 0; // escribe 0 en lugar de la primera

encontrado? (Frente a él - la ruta de la página) y justo detrás de él - los parametros (un puntero a

la lista de parámetros)

// ---------------------2. Establecer parámetros -----------------------

set_param ( params ); //procesar una lista de parámetros (params)


-------3. actualizar la información en una página ----

counter = counter+1;// para actualizar el contador de páginas de la subasta

}

//***********************************************************************

// Enviar texto hacia la direccion IP (celular o Pc)

//***********************************************************************

void Show(char *message){

char MessageString[32];

uint16 len=0;

len=strlen(message) ;

sprintf(MessageString,"AT+CIPSEND=0,%d\r\n",len);

UART_UartPutString(MessageString);


UART_UartPutString(message);

}

//***********************************************************************

// Mostrar la IP

//***********************************************************************

void IP_to_PC(void)

{

char buff[32];// buffer de RX

UART_UartPutString("AT+CIFSR\r\n");// Comando para pedir la IP

CyDelay(1);// Delay

WaitText("IP", 500);// Buscamos 192. en el buffer

GetRequest(buff, 10);//guarda lo que hay despues del 192.

}

//***********************************************************************

// Cambia el set point


//***********************************************************************

void ConfSetPoint (void)

{

do{

if(WaitText("uno",50)){Show("+1");set_point+=1;}

//aumenta 1 al setpoint

if(WaitText("diez",50)){Show("+10");set_point+=10;}


if(WaitText("cien",50)){Show("+100");set_point+=100;}


if(WaitText("exit",50)){led5_Write(0);break;}

//apaga el led y termina la funcion

if(WaitText("on",50)){Show("on");pwm_led_WriteCompare(255);}


if(WaitText("off",50)){Show("off");pwm_led_WriteCompare(0);}


else Show("Incrementa de uno, diez o cien? on o off?");

led5_Write(1);//prende el led

showSetpoint();//muestra el valor de setpoint

}while(1);

}

//***********************************************************************

// Muestra el setpoint en el celular

//***********************************************************************

void showSetpoint(void)

{

char cont_stri[32];

sprintf(cont_stri,"Set point = %d\r\n",set_point);

Show(cont_stri);


}

Tipo de archivo: AlgoritmoGenetico.c


#include <stdio.h>



#include <stdlib.h>

#define n 6

#define rango 5

//variables temporizador

char time1=0;

char set=0;

//**********

CY_ISR(interruptT1){

time1=1;

}

const char word_matrix[] = "La matriz es: \n";

uint8_t matrix[512]={0};//matriz donde se guardan los datos del bombillo para todo pwm en un

lugar con cero luz ambiente

uint8_t pob1[]={0};

uint16_t valor_pwm= 0;

uint8_t vect_pwm[256];


uint16_t n_max=n;

int z=0, j=0, n_temporal=0, error=0;

int rango_min=0;

int cont_timer=0;

void ALGORITMO(void)

{

Timer_1_Start();timer_clock_Start();Timer_1_WritePeriod(10000);

isr_T1_StartEx(interruptT1);

////////////////////////// algoritmo genetico//////////////////////

//******************************************************************

// creacion del vector de pwm 0-255 (Población inicial)

//******************************************************************

pwm_led_WriteCompare(255);//enciende el bombillo y lo apaga

CyDelay(20);

pwm_led_WriteCompare(0);//para saber que entro al algoritmo

for (j = 0; j< 256; j++ ){ //se guardan los valores de pwm 0-255

vect_pwm[j]=valor_pwm;

valor_pwm++;

}

valor_pwm=0;

pwm_led_WriteCompare(0);

//***************Escogemos un valor de pwm random************************

valor_pwm= rand() % 255;

for(;;)

{

pwm_led_WriteCompare(vect_pwm[valor_pwm]);


CyDelay(100);

SENSAR();

if (set_point-rango<promedio_datalux &&

promedio_datalux<set_point+rango)//Evaluación****

{

led3_Write(0);//apaga el led que indica que esta fuera

del rango deseado

led2_Write(1);//prende el led que indica que se encuentra

en el rango deseado

n_temporal=n/2;

if(valor_pwm<n_temporal )

{

n_temporal=valor_pwm+1;

for (i = 0; i < (n/2); i++ )//creamos la poblacion

inicial

{//de n/2 valores para hacer mas

pob1[i]=vect_pwm[n_temporal];//pequeño el rango

de las soluciones

if ( pob1[i] == 0)n_temporal++;

n_temporal--;

}

}

else

{

n_temporal=valor_pwm-1;

for (i = 0; i < (n/2); i++ )//creamos la población

inicial


pob1[i]=vect_pwm[n_temporal];//pequeño el rango


de las soluciones

if ( pob1[i] == 255)n_temporal--;

n_temporal++;

}

}

valor_pwm=pob1[0];

//*escogemos el menor valor de pwm de la pob1***

pwm_led_WriteCompare(vect_pwm[valor_pwm]);

//enviamos el valor de pwm a la salida del pwm

}

else

{

led2_Write(0);

//apaga el led que indica que se encuentra en el rango

deseado

led3_Write(1);//prende el led que indica que esta fuera

del rango deseado

error=set_point-promedio_datalux;

//encontramos el error que hay entre el set point y

lo que sensamos

//***********************Inicio Torneo y mutación**************

if(error>0)

{

valor_pwm=valor_pwm+(n/2);//escogemos el nuevo centro de

la nueva pb1 si el error es positivo sera el pwm mayor

if(valor_pwm>=255)valor_pwm=255;

}

else

{


valor_pwm=valor_pwm-(n/2);//de pob1 pero si es negativo

escogemos el pwm menor de pob1

if(valor_pwm<10)valor_pwm=10;

}

n_temporal=n/2;

if(valor_pwm<n_temporal )

{

n_temporal=valor_pwm+n_temporal;

for (i = 0; i < n+1; i++ )//creamos la poblacion

inicial


pob1[i]=vect_pwm[n_temporal];//pequeño el rango de

las soluciones

if ( pob1[i] == 0)n_temporal++;

n_temporal--;

}

}

else

{

n_temporal=valor_pwm-n_temporal;

for (i = 0; i < n+1; i++ ) //creamos la poblacion inicial

{ //de n/2 valores para hacer mas

pob1[i]=vect_pwm[n_temporal];//pequeño el rango de

las soluciones

if ( pob1[i] == 255)n_temporal--;

n_temporal++;

}

}

valor_pwm= rand() % n;//escogemos un valor random de la


nueva pob1

valor_pwm=pob1[valor_pwm];

//****Fin Torneo y mutación*****

//se muestra el valor de sensores y set point****

if(time1==1) //bandera timer1

{

cont_timer++;

if(cont_timer==1)

{

led4_Write(1);//prendemos el led que indica

que el algoritmo esta corriendo

}

if(cont_timer==2)

{

led4_Write(0);//apagamos el led que indica

que el algoritmo esta corriendo

cont_timer=0;

}

Timer_1_Stop();

SENSAR();CyDelay(5); MOSTRAR_DATOS_SENSADOS();

//muestra el valor de los sensores y el promedio

en lux

showSetpoint();//muestra el valor de set point

time1=0;set=0;//reset banderas setpoint

Timer_1_Start();//inicializa de nuevo el timer

if (WaitText("set", 50))ConfSetPoint();

//pregunta si quiere cambiar el setpoint

}

}


}

}

La siguiente parte del código son los header files.

Tipo de archivo: Device.h

#ifndef DEVICE_H

#define DEVICE_H


#endif

Tipo de archivo: FuncionesWifi.h

#include <device.h>

uint16 recon;// el trabajo a tiempo después de un contador de reinicio

uint16 set_point;

//----------------------------------------

void ALGORITMO(void);

void showSetpoint(void);

void ConfSetPoint(void);

void Reset_ESP(void);

void GetRequest(char *buffer, int time);

void WIFI_MODE1(void);

void WIFI_MODE2(void);

void SetServer(int port);

void IP_to_PC(void);


void ServerResponse(char *output);

void UpdateData(char *Inbuff);

void set_param(char *params);

void CreatePage(char *buffer);

void Show(char *message);

uint16 WaitText(char *target, int time);

int ConnectWiFi(char *SSID, char *PASS);

Tipo de archivo: FuncionesSensarI2C.h

#include <device.h>

#define light_string1 "\nLight sensor 1: "




#define light_string5 "\nLightallsensor: "

#define lx_string " lx"

#define SENSORADDR_H 1u //0x5C Slave address

#define SENSORADDR_L 0u //0x23 Slave address

int i;

uint8_t datasensor_global[5];

uint8_t sum_datasensor[5];

uint16_t sum_data1, sum_data2, sum_data3,sum_data4;

uint8_t datasensor_1[5], datasensor_2[5], datasensor_3[5],datasensor_4[5];

uint16_t promedio_datalux;

void SENSAR (void);

void MOSTRAR_DATOS_SENSADOS (void);

uint16_t measuredata(void);

void dectoascii(uint16_t dataluxout);

void Show_datos_sensados(char *message_ini,uint8_t *dato_sens,char *message_end);


Anexo B. Componentes, entradas y salidas del programa.

La Fig. 54 muestra los componentes, entradas y salidas del programa:

Fig. 54. Esquemático PSoC Creator.

Anexo C. Manual de usuario.

La siguiente información explica detalladamente como se debe conectar y hacer uso del

dispositivo para su correcto funcionamiento

Componentes del sistema:

1 plaqueta principal (donde se encuentra el PSoC 4200)

1 Hub donde se unen los cables de los sensores.


4 plaquetas donde se encuentran los sensores.

1 cable Ethernet especial principal.

4 cables Ethernet directos.

1 Bombillo LED11DAV3/827W

Antes de comenzar con el uso del sistema es necesario tener instalada en el celular la aplicación

para Android llamada TCP/UDP Terminal y se deben configurar la IP y el puerto por donde se

comunicaran, para esto entramos en la lupa que se encuentra en la parte superior derecha de la

aplicación y modificamos los datos como se muestra en la Fig. 55.

..

Fig. 55. Configuración IP y puerto.

Los pasos a seguir para encender y poner en funcionamiento el dispositivo son:


Paso 1:

Fig. 56. Plaqueta principal con conexiones.

Conectar la bornera resaltada con un rectángulo rojo en la Fig. 56 de la siguiente manera:

Pin1: Se conecta una fase No1 de 110 VAC.

Pin2: Se conecta el extremo No1 de la bombilla.

Pin3: Se conecta la fase No2 de 110 VAC y el extremo No 2 de la bombilla.

Pin4: Se conecta una fase No1 de 110 VAC.

Paso 2: Conectar la plaqueta principal con el hub con el cable especial, asegurarse de que el

cable quede haciendo buen contacto.

Paso 3: Conectar el hub con la plaqueta de los sensores con los 4 cables Ethernet directos,

asegurarse de que los cables queden haciendo buen contacto.


Paso 4: Conectar la alimentación de 5Vdc como se muestra en la Fig.56, el circuito encenderá

prendiendo el LED 1 indicando que se encendió el prototipo y prendiendo el LED 6 intermitente

que indica que el dispositivo ha creado una red llamada ESP8266 y está listo para conectarse con

el celular.

Paso 5: Desde el celular buscamos la red Wi-Fi ESP8266, conectar y se espera a que se conecte.

Paso 6: Ahora se abre la aplicación instalada previamente TCP/UDP Terminal y

automáticamente aparecerá un mensaje “WIFI CONECTADO” como se muestra en la Fig. 57

indicando que nos hemos conectado con el dispositivo exitosamente e inicializara todas las

variables en cero incluyendo la del setpoint al que se desea que el dispositivo mantenga.

Fig. 57. Mensaje de conexión exitosa.

Paso 6: Ahora la aplicación estará esperando que le enviemos la palabra “set” para entrar en el

modo de configuración de setpoint y establecer en cuanto queremos la luminosidad de la

habitación, para enviar la palabra “set” simplemente es escribirla en la barra de texto y oprimir el

botón send como se muestra en la Fig. 58


Fig. 58. Envió palabra “set”.

Cuando estamos en el menú set se enviara un mensaje “¿Incrementa de uno, diez o cien? ON u

OFF?" y tendremos las siguientes opciones que se tomaran dependiendo que palabra envíe por la

barra de texto:

Enviar “uno” le suma 1 al valor anterior del set point.

Enviar “diez” le suma 10 al valor anterior del set point.

Enviar “cien” le suma 100 al valor anterior del set point.

Enviar “exit” se sale del menú de configuración.

También existe la posibilidad de dejar fijo el bombillo en dos estados prendido o apagado que

también se encuentran en el menú de configuración:


Enviar “on” enciende el bombillo con el nivel de iluminación máximo.

Enviar “off” apaga el bombillo.

Siempre que se encuentre en el menú de configuración se estará visualizando el ultimo valor de

setpoint para tener un control de cuanto es el setpoint que se está estableciendo, después de

escogido cuanta luminosidad queremos que haya en la habitación se debe enviar la palabra “exit”

para que el algoritmo se inicie.

Paso 7: Cuando el algoritmo empieza a funcionar en la aplicación se podrán visualizar la medida

de los 4 sensores, el valor total medido en la habitación y el valor del setpoint como se muestra

en la Fig. 59.

Fig. 59. Visualización de los datos.

Paso 8: Solo queda esperar hasta que se logre estabilizar la luminosidad.

Regulación de iluminación para una habitación usando ...

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