UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS...

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES

DISEÑO DE PROTOTIPOS DOMÓTICOS PARA DISPOSITIVOS DE CONEXIÓN

ELÉCTRICA HACIENDO USO DE TECNOLOGÍA DE BAJO COSTO ENFOCADO AL

CONFORT Y AHORRO DE ENERGÍA EN UNA CASA.

PROYECTO DE TITULACIÓN

Previa a la obtención del Título de:

INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

AUTORES:

JOSÉ DANIEL GUERRERO PARRA

HELEN JOMAIRA TOALA VERA

TUTOR:

ING. ALFREDO NÚÑEZ, MSc.

GUAYAQUIL – ECUADOR

2018-2019

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS

DISEÑO DE PROTOTIPOS DOMÓTICOS PARA DISPOSITIVOS DE CONEXIÓN ELÉCTRICA HACIENDO USO DE TECNOLOGÍA DE BAJO COSTO ENFOCADO AL CONFORT Y AHORRO DE ENERGÍA EN UNA CASA.

REVISORES: Msc. Alfredo Núñez

INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD: CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA: Ingeniería en Networking y telecomunicaciones

FECHA DE PUBLICACIÓN: 8/4/3019 N° DE PÁGS.: 91

ÁREA TEMÁTICA:

Soberanía, derechos y tecnologías en el ordenamiento territorial y ambiente de la construcción.

PALABRAS CLAVES: Android, Domótica, Confort, Seguridad, Ahorro.

RESUMEN: La presente propuesta de titulación involucra la creación de dos prototipos que

permitan la gestión remota desde una aplicación móvil. Así mismo esta interactuará con la serie de sensores de corriente por medio del kit de desarrollo NodeMCU – ESP32, desarrollada para el sistema operativo Android a partir de la versión 5. Esta mostrará los datos de consumo en Kwh de una carga eléctrica cualquiera, y a su vez el segundo prototipo permitirá el control de la intensidad lumínica de un foco. Ambos prototipos guardarán el último dato de consumo que el cliente haya elegido, de igual manera permiten el corte del paso de la corriente hacia ambas cargas, siendo el limite la cobertura de su red Wi-Fi. Se busca con el presente, promover el ahorro energético y económico dentro de una vivienda al igual que fomentar la cultura del cuidado al medio ambiente.

N° DE REGISTRO: N° DE CLASIFICACIÓN:

DIRECCIÓN URL:

ADJUNTO PDF SI NO

CONTACTO CON AUTOR:

José Daniel Guerrero Parra

TELEFONO:

0960032345

EMAIL:

[email protected]

CONTACTO CON AUTOR:

Helen Jomaira Toala Vera

TELÉFONO:

0991141014

E-MAIL:

[email protected]

CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN: NOMBRE: Secretaría de la CINT

TELÉFONO: (04) 2 307729

x

II

APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del trabajo de titulación, “DISEÑO DE PROTOTIPOS

DOMÓTICOS PARA DISPOSITIVOS DE CONEXIÓN ELÉCTRICA HACIENDO

USO DE TECNOLOGÍA DE BAJO COSTO ENFOCADO AL CONFORT Y

AHORRO DE ENERGÍA EN UNA CASA” elaborado por los señores José Daniel

Guerrero Parra y Helen Jomaira Toala Vera, alumnos no titulados de la Carrera

de Ingeniería en Networking, Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la

Universidad de Guayaquil, previo a la obtención del Título de Ingeniero en

Networking y telecomunicaciones, me permito declarar que luego de haber

orientado, estudiado y revisado, la apruebo en todas sus partes.

Atentamente

Ing. Alfredo José Núñez Unda, MSc.

TUTOR

III

DEDICATORIA

Este trabajo está dedicado

principalmente a mis padres Sra.

Gricelda vera y el Sr. Joselo Toala por

ser un apoyo esencial en mi

crecimiento profesional y personal.

Pero en especial a mi madre, por ser

motivo de inspiración y de no rendirse

por lo que se quiere. Por siempre

confiar en mí. Por siempre ser un pilar

fuerte en este proceso.

A nuestro padre celestial por hacer

posible este logro.


IV

DEDICATORIA

Mi primer pensamiento es Dios,

innegable su compañía y amor

durante este arduo sendero. Le

dedico este proyecto y toda mi

vida. A mi difunto y tan amado

abuelo, la razón por la que estoy

aquí, cumpliendo un objetivo en su

nombre. A mi abuela Angie por

estar siempre a mi lado,

apoyándome en todo momento.

A mis padres por creer en mí, por

brindarme todo su apoyo, amor y

ayuda incondicional. Por ser mi

fuente de admiración. A mis

hermanos, quienes estuvieron en

todo momento ayudándome,

alentándome a seguir, por quienes

no tenía derecho a rendirme.

Daniel Guerrero Parra

V

AGRADECIMIENTO

En primer lugar, a Dios y a mis padres

por enseñarme lo que es el verdadero

amor y por ser un apoyo incondicional.

A mi novio J. Daniel que ha sido un

apoyo y por brindarme su cariño día a

día.

Al Ing. Alfredo Núñez, quien ha

aportado con su conocimiento y

experiencia a la elaboración de este

proyecto.


VI

AGRADECIMIENTO

A mi padre Dios, quien siempre está

en mi vida cuidándome y

animándome a seguir, nada fuera

posible sin ti, infinitas gracias. A mi

amada familia, eternamente

agradecido por ser mi pilar en todo

momento, por sus cuidados y

atenciones, sé que siempre será así,

los amo.

A mi novia por su gran apoyo, cuidado

y amor, por haber estado cuando más

la necesite, pilar fundamental en mi

vida. A mis tan queridos amigos, que

siempre creyeron en mí y que

estuvieron en los peores y mejores

momentos, Sergio, Teff, Priscila,

Danilo, Nixon, Dennis, Kleber,

siempre serán parte de mi vida,

gracias.

Al Ing. Alfredo Núñez, quien nos

brindó su experiencia, y conocimiento

para la elaboración del presente

trabajo.

Daniel Guerrero Parra

VII

TRIBUNAL DE PROYECTO DE TITULACIÓN

Ing. Gustavo Ramírez Aguirre, MSc. DECANO DE LA FACULTAD

CIENCIA MATEMATICAS Y FISICAS

Ing. Francisco Palacios Ortiz, MSc. DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y

TELLECOMUNICACIONES

Ing. Ximena Acaro Chacón, MSc. PROFESOR DEL AREA

TRIBUNAL

Ing. Luis Espín Pazmiño, MSc. PROFESOR DEL AREA

TRIBUNAL

Ing. Alfredo José Núñez Unda, MSc. PROFESOR TUTOR DE PROYECTO

DE TITULACION

Ab. Juan Chávez Atocha, Esp. SECRETARIO TITULAR

VIII

DECLARACIÓN EXPRESA

“La responsabilidad del contenido de este

Proyecto de Titulación, me corresponden

exclusivamente; y el patrimonio intelectual de

la misma a la UNIVERSIDAD DE

GUAYAQUIL”

JOSE DANIEL GUERRERO PARRA

C.I 0926582099


C.I 0930593041

IX



CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES

DISEÑO DE PROTOTIPOS DOMÓTICOS PARA DISPOSITIVOS DE

CONEXIÓN ELÉCTRICA HACIENDO USO DE TECNOLOGÍA DE BAJO

COSTO ENFOCADO AL CONFORT Y AHORRO DE

ENERGÍA EN UNA CASA.

Proyecto de Titulación que se presenta como requisito para optar por el título de:

INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

Autores: Guerrero Parra José Daniel

C.I.: 0926582099

Toala Vera Helen Jomaira

C.I.: 0930593041

Tutor: Ing. Alfredo Núñez, Msc

Guayaquil, 8 de abril del 2019

X

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del proyecto de titulación, nombrado por el Consejo

Directivo de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de

Guayaquil.

CERTIFICO:

Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por las

estudiantes GUERRERO PARRA JOSE DANIEL y TOALA VERA HELEN

JOMAIRA, como requisito previo para optar por el título de Ingeniero en

Networking y Telecomunicaciones cuyo problema es:

DISEÑO DE PROTOTIPOS DOMÓTICOS PARA DISPOSITIVOS DE CONEXIÓN

ELÉCTRICA HACIENDO USO DE TECNOLOGÍA DE BAJO COSTO ENFOCADO

AL CONFORT Y AHORRO DE ENERGÍA EN UNA CASA.

Considero aprobado el trabajo en su totalidad.

Presentado por:

TOALA VERA HELEN JOMAIRA C.I. 0930593041

GERRERO PARRA JOSE DANIEL C.I. 0926582099

Tutor: ------------------------------------------------

Ing. Alfredo José Núñez Unda, MSc.

Guayaquil, 8 de abril del 2019

XI



CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación en Formato Digital

1. Identificación del Proyecto de Titulación

Nombre Alumno: Guerrero Parra José Daniel

Dirección: Guerrero Martínez Y Claro J. Blacio Potes.

Teléfono: 0960032345 E-mail: [email protected]

Nombre Alumno: Toala Vera Helen Jomaira

Dirección: Km 8 ½ vía Daule Coop. Estrella de belén mz 1835 s 1-2

Teléfono: 0991141014 E-mail: [email protected]

Facultad: Ciencias Matemáticas y Físicas

Carrera: Ingeniería en Networking y telecomunicaciones

Proyecto de titulación al que opta: Proyecto Tecnológico

Profesor tutor: Ing. Alfredo José Núñez Unda, MSc

Título del Proyecto de titulación: Diseño de prototipos domóticos para dispositivos de conexión eléctrica haciendo uso de tecnología de bajo costo enfocado al confort y ahorro de energía en una casa.

Tema del Proyecto de Titulación: Android, Domótica, Confort, Ahorro

2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica del Proyecto de Titulación

XII

A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y

a la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónica

de este Proyecto de titulación.

Publicación electrónica:

Inmediata X Después de 1 año

3. Forma de envío:

El texto del proyecto de titulación debe ser enviado en formato Word, como

archivo .Doc. O .RTF y .Puf para PC. Las imágenes que la acompañen pueden

ser .gif .jpeg o .TIFF.

DVDROM X CDROM

x

JOSE DANIEL GUERRERO PARRA


XIII

INDICE GENERAL

APROBACIÓN DEL TUTOR ......................................................................................... II

DEDICATORIA ............................................................................................................... III

AGRADECIMIENTO ...................................................................................................... V

TRIBUNAL DE PROYECTO DE TITULACIÓN ....................................................... VII

DECLARACIÓN EXPRESA ...................................................................................... VIII

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR .......................................................X

ABREVIATURAS ......................................................................................................... XV

SIMBOLOGIA .............................................................................................................. XVI

INDICE DE CUADROS ............................................................................................. XVII

INDICE DE GRÁFICOS ........................................................................................... XVIII

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1

CAPÍTULO I ..................................................................................................................... 3

EL PROBLEMA........................................................................................................... 3

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................. 3

Ubicación del Problema en un Contexto ......................................................... 3

Situación Conflicto Nudos Críticos .................................................................. 4

Delimitación del Problema .................................................................................. 5

Formulación del Problema .................................................................................. 6

Evaluación del Problema ..................................................................................... 6

OBJETIVOS ................................................................................................................. 7

OBJETIVO GENERAL ........................................................................................... 7

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................. 7

ALCANCES DEL PROBLEMA ............................................................................. 8

JUSTIFICACION E IMPORTANCIA..................................................................... 9

METODOLOGÍA DEL PROYECTO: .................................................................. 10

CAPÍTULO II .................................................................................................................. 17

MARCO TEÓRICO ................................................................................................... 17

ANTECEDENTES DEL ESTUDIO ...................................................................... 17

FUNDAMENTACIÓN TEORICA ......................................................................... 19

FUNDAMENTACION LEGAL ............................................................................. 27

XIV

PREGUNTA CIENTIFICA A CONTESTARSE ................................................. 31

DEFINICIONES CONCEPTUALES .................................................................... 32

CAPÍTULO III ................................................................................................................. 35

PROPUESTA TECNOLÓGICA............................................................................... 35

Análisis de factibilidad ....................................................................................... 35

Factibilidad Operacional.................................................................................... 36

Factibilidad técnica ............................................................................................. 37

Factibilidad Legal ................................................................................................ 38

Factibilidad Económica ..................................................................................... 40

Etapas de la metodología del proyecto ............................................................. 42

Diseño de la Investigación ................................................................................ 42

Planificación ......................................................................................................... 43

Diseño .................................................................................................................... 44

Codificación de la APP ...................................................................................... 47

ENTREGABLES DEL PROYECTO ................................................................... 56

MODELO DE INFORME DE PRUEBAS ............................................................... 58

Pruebas de Error ................................................................................................. 61

Población y Muestra ........................................................................................... 69

Encuestas A Residentes.................................................................................... 70

PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS ........................................................................... 80

CAPITULO IV ................................................................................................................ 84

CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL PRODUCTO O SERVICIO ...................... 84

CONCLUSIONES ..................................................................................................... 88

RECOMENDACIONES ............................................................................................ 89

Bibliografía ................................................................................................................... 90

Instalación de Smarth_House ................................................................................ 3

Inicialización de la Aplicación ................................................................................ 5

Registrando un dispositivo nuevo ........................................................................ 9

XV

ABREVIATURAS

Msc. Máster

KWh. Kilovatios por hora

loT. Internet de las cosas

Wifi Wireless Fidelity

V Voltios

Kv Kilovoltios

W Watts

Xp Experiencia (Versión Windows)

Pág. Página

Art. Artículo

Bit binary Digit

MHz Megahercio

Gpio General Purpose Input/Output

UarT Transmisor-Receptor Asíncrono Universal

IEEE Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

RAM Random Access Memory

ADC Convertidor Analógico-Digital

Mbps Megabits por segundo

CPU unidad central de procesamiento

Sdp Session Description Protocol

Smp Symmetric Multi-Processing

BLE Bluetooth de baja energía

SOC Sistema de chip

USB Bus Universal en Serie

ARCONEL Agencia de Regulación y Control de Electricidad

A Amperios

App Aplicación

XVI

SIMBOLOGIA

N Población

n muestra

kWh Kilovatio Hora

E error

V Voltios

Kv Kilovoltios

W Watts

μA Microamperios

mV Milivoltios

J Joule

MHz Megahercio

XVII

INDICE DE CUADROS

Cuadro 1 Causas y Consecuencias ............................................................................. 5

Cuadro 2 Modelos de Sensor ACS712 ..................................................................... 25

Cuadro 3 Factibilidad Técnica del Hardware ........................................................... 37

Cuadro 4 Factibilidad Técnica del Software ............................................................ 38

Cuadro 5 Factibilidad Económica............................................................................... 40

Cuadro 6 Precio Br-sp3-us .......................................................................................... 41

Cuadro 7 Precio HS 100 .............................................................................................. 41

Cuadro 8 Iteración de Usuario .................................................................................... 44

Cuadro 9 Tabla de Muestras Secadora .................................................................... 63

Cuadro 10 Prueba de Error RMSE & MAE ............................................................... 65

Cuadro 11 Tabla de Muestras de Horno Tostador .................................................. 66

Cuadro 12 Prueba de error RMSE & MAE ............................................................... 68

Cuadro 13 Resultados de Pregunta 1 ....................................................................... 70



Cuadro 16 Resultadas de Pregunta 4 ....................................................................... 73

Cuadro 17 Resultados de pregunta 5 ........................................................................ 74





Cuadro 22 Resultados de Pregunta 10 ..................................................................... 79

Cuadro 23 Criterios de Aceptación ............................................................................ 85

Cuadro 24 Matriz de Satisfacción ............................................................................. 86

XVIII

INDICE DE GRÁFICOS

Figura 1 Método Scrum ............................................................................................... 13

Figura 2 Fases de XP .................................................................................................. 14

Figura 3 Sistema de Gestión Domótica ..................................................................... 19

Figura 4 Internet de las Cosas.................................................................................... 20

Figura 5 ESP32 Dev Board ......................................................................................... 23

Figura 6 Sensor ACS712 ............................................................................................ 24

Figura 7 Diagrama de Bloques Funcional ................................................................. 25

Figura 8 Categoría Tarifaria - Nivel de Tensión ....................................................... 26

Figura 9 Diagrama de Funcionalidad de la Aplicación ............................................ 45

Figura 10 Esquema de trabajo del prototipo ............................................................. 45

Figura 11 Esquema de Circuito Tomacorriente ........................................................ 46

Figura 12 Esquema de Circuito Led .......................................................................... 46

Figura 13 Ensamblaje de los dispositivos ................................................................. 48

Figura 14 Declaración e Inicialización de Módulos BT y Wi-Fi .............................. 48

Figura 15 Declaración de Librerías ............................................................................ 49

Figura 16 Código de módulo BT ................................................................................ 49

Figura 17 Función de Lectura EEPROM ................................................................... 50

Figura 18 Función de Grabar EEPROM .................................................................... 50

Figura 19 Configuración Wi-Fi .................................................................................... 51

Figura 20 Código de EEPROM .................................................................................. 51

Figura 21 BLE Server .................................................................................................. 52

Figura 22 Código de Ecuación de Corriente ............................................................. 52

Figura 23 Ensamblaje de Placa para Luminaria ...................................................... 53

Figura 24 Prueba de Medición.................................................................................... 53

Figura 25 Prototipo Ensamblado en la Luminaria .................................................... 54

Figura 26 Pruebas de Control de Intensidad Lumínica ........................................... 54

Figura 27 Medición de energía ................................................................................... 55

Figura 28 Gestión de led con la Aplicación............................................................... 55

Figura 29 Gestión de carga eléctrica con la Aplicación .......................................... 56

Figura 30 Gráficas de consumo Secadora ............................................................... 64

Figura 31 Gráficas de Consumo Horno ..................................................................... 67

Figura 32 Pregunta 1 ................................................................................................... 70

Figura 33 Pregunta 2 ................................................................................................... 71

Figura 34 Pregunta 3 ................................................................................................... 72

Figura 35 Pregunta 4 ................................................................................................... 73

Figura 36 Pregunta 5 ................................................................................................... 74

Figura 37 Pregunta 6 ................................................................................................... 75

Figura 38 Pregunta 7 ................................................................................................... 76

Figura 39 Pregunta 8 ................................................................................................... 77

Figura 40 Pregunta 9 ................................................................................................... 78

Figura 41 Pregunta 10 ................................................................................................. 79

XIX


FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS


TELECOMUNICACIONES

DISEÑO DE PROTOTIPOS DOMÓTICOS PARA DISPOSITIVOS DE

CONEXIÓN ELÉCTRICA HACIENDO USO DE TECNOLOGÍA DE BAJO

COSTO ENFOCADO AL CONFORT Y AHORRO DE ENERGÍA EN UNA CASA.

Autores:

Guerrero Parra José Daniel


Tutor: Ing. Alfredo José Núñez Ulloa Msc.

RESUMEN

Se busca promover el ahorro energético y económico dentro de una vivienda al

igual que fomentar la cultura del cuidado al medio ambiente. La presente

propuesta de titulación involucra la creación de dos prototipos que permitan la

gestión remota de una carga eléctrica desde una aplicación móvil. Así mismo esta

interactuará con la serie de sensores de corriente por medio del kit de desarrollo

NodeMCU – ESP32, codificada para el sistema operativo Android a partir de la

versión 5. Esta mostrará los datos de consumo en Kwh de una carga eléctrica

cualquiera, y a su vez el segundo prototipo permitirá la variación de la intensidad

lumínica de un foco. Ambos prototipos guardarán el último dato de consumo que

el cliente elija, de igual manera permiten el corte del paso de la corriente hacia

ambas cargas.

Palabras Clave: Esp32, Ahorro, IoT, domótica, NodeMCU, Consumo

XX


FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS


TELECOMUNICACIONES

DESIGN OF DOMOTIC PROTOTYPES FOR ELECTRICAL CONNECTION

DEVICES MAKING USE OF LOW-COST TECHNOLOGY FOCUSED ON

COMFORT AND ENERGY SAVING IN A HOUSE.

Author:

Guerrero Parra José Daniel


Tutor: Ing. Alfredo José Núñez Ulloa Msc.

ABSTRACT

It seeks to promote energy and economic savings within a home as well as

promoting a culture of caring for the environment. The present proposal of titling

involves the creation of two prototypes that allow the remote management of an

electric charge from a mobile application. It is also interacting with the series of

current sensors in the middle of the NodeMCU - ESP32 development kit, coded for

the Android operating system as of version 5. This is the consumption information

in Kwh of any electric charge, the second time the prototype is activated with the

variation of the light intensity of a focus. Both prototypes keep the last consumption

data that the client chooses, in the same way the cut of the passage of the current

towards both loads.

Keywords: Esp32, Ahorro, IoT, domótica, NodeMCU, Consumo

1

INTRODUCCIÓN

Es innegable el proceso evolutivo que ha sufrido la tecnología en muchas de sus

áreas con el transcurrir de los años, permitiendo la apertura al desarrollo de

nuevos proyectos orientados a distintos campos como por ejemplo la salud,

telecomunicaciones o la domótica en donde un sistema electrónico centralizado

puede gestionar la seguridad del hogar y la administración de cada uno de sus

dispositivos a un costo relativamente bajo.

Por medio de la automatización de las actividades del hogar (domótica), podemos

obtener información muy útil y en tiempo real sobre la situación actual del hogar o

de cada dispositivo dentro de él, así mismo la medición del consumo energético y

la administración de cada aparato de forma individual se debe gracias al

nacimiento de nuevos elementos electrónicos de bajo costo tales como las placas

Arduino, Raspberry Pi, ESP32, NodeMCU por nombrar solo unos pocos.

Actualmente hemos visto que las herramientas de control de energía y sistemas

de acondicionamiento ambiental tienen costos muy elevados para un ciudadano

común, estos no solo lo ven como un sueño, tener su casa inteligente es un

prácticamente un anhelo para muchos. Por otro lado, la casi ilimitada oferta de

dispositivos móviles inteligentes que existe en la actualidad y su bajo costo hacen

que la idea de crear un prototipo electrónico que pueda medir el consumo de

energía de cada artefacto en el hogar y permitir su gestión remota a través de una

aplicación móvil enviando dichos datos a través de la red inalámbrica del hogar,

sea viable.

El presente proyecto de titulación se fundamenta en el desarrollo de dos prototipos

destinados a fomentar el ahorro energético en una vivienda, uno de ellos le

permitirá al usuario interactuar con la intensidad de luz de una luminaria y el otro,

desactivar el paso de la corriente en cualquier carga conectada. Adicionalmente

el usuario podrá consultar el consumo eléctrico en ambos casos a través de una

conexión inalámbrica dentro una red local. Estos dispositivos contaran con una

aplicación móvil práctica que le facilitará al abonado la gestión de las

características antes mencionadas.

2

Uno de los alcances de este proyecto es demostrar que invirtiendo poco dinero en

una tecnología relativamente novedosa puede brindar grandes ventajas tales

como, disminuir el consumo eléctrico innecesario a corto y largo plazo, al mismo

tiempo que alarga la vida útil de los equipos electrónicos, además, promueve el

cuidado del medio ambiente procurando los recursos naturales en base al ahorro

de energía y la disminución de la contaminación lumínica.

Durante el desarrollo del capítulo I se explicará el problema a resolver, así mismo

los nudos críticos, lo cuales comprenden dónde y cómo se hace evidente dicho

problema. De igual forma las causas y consecuencias que lo definen, la

delimitación de este permitiendo centrar el trabajo investigativo de tal manera que

se pueda facilitar su gestión y resolución. Se formulará la problemática que da

origen a este documento expresándolo en un cuestionamiento estructurado y bien

definido.

El capítulo II comprenderá el marco teórico que incluye los antecedentes y teorías

científicamente validadas, que serán analizadas para tener una mejor

comprensión del problema, basándonos también en trabajos similares que

contribuirán a la realización de la propuesta. Dentro de la fundamentación teórica

se encuentran inmersas leyes, postulados validos que se usarán dentro de la

investigación. Dentro de las definiciones conceptuales se indicará la correcta

interpretación de los términos utilizados durante el proyecto.

En el capítulo III, la factibilidad operacional, técnica, legal y económica

comprenden la propuesta tecnológica, es decir, de qué manera se desarrollará el

proyecto, esquema de funcionamiento, haciendo uso de tablas y gráficos se

mostrará las características y descripción de los elementos a usarse, la viabilidad

técnica y económica del proyecto, la aceptación de la propuesta por parte del

usuario final y la correcta aplicación de las leyes en base a la elaboración de los

prototipos y su función.

En el capítulo IV de establecen los criterios de aceptación del producto o servicio,

es decir se mide y analiza si los prototipos cumplen con un nivel de rendimiento

aceptable haciendo uso de pruebas de calidad ya sean de hardware o software,

se observará el rendimiento de los elementos y/o procesos lógicos y físicos de los

prototipos de tal manera que cumplan con los criterios de aceptación.

3

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Ubicación del Problema en un Contexto

En los últimos años la evolución tecnológica ha sido la principal fuente de

innovación y desarrollo en el Ecuador. Dicha mejora no solo trae consigo

novedosos avances, sino que su implementación influye también en el aumento

de la calidad de vida en los hogares. Su continuo proceso evolutivo conlleva a su

vez un aumento en la demanda de consumo eléctrico residencial y en edificios

inteligentes.

Tomando en cuenta cifras oficiales presentadas por el Sistema Nacional de

Información en el 2015, en el país existen 4’202.644 usuarios residenciales

registrados, consumidores de energía eléctrica. Este fenómeno creciente

producido por la aplicación de este tipo de tecnología tiene no solo un impacto

positivo en el buen vivir del usuario, sino que por consiguiente afecta

sustancialmente la economía de este. (Sistema Nacional de Información, 2015).

Las empresas que proveen de la energía eléctrica también se ven afectadas por

esta situación, al no poder asegurar el abastecimiento a tan creciente demanda

anual. La consecuencia directa de este aumento desmesurado de energía se

traduce en, alzas en las tarifas de consumo eléctrico.

4

A pesar de todo esto, el gobierno nacional ha puesto en marcha algunos planes

para la administración eficiente del consumo de energía eléctrica. Todo esto con

el fin de garantizar el abastecimiento energético y reducir de manera significativa

el impacto ambiental.

Una de las principales causas de inconformidad del usuario al recibir su planilla

de luz eléctrica es creer que está pagando de más por lo que se cree fue poco

consumo. Esta situación no hace más que fomentar reclamos en ocasiones

infundados, y agencias de atención al cliente llenas de personas buscando una

explicación. Situación provocada por la falta de conocimiento sobre el valor de las

tarifas y la cultura de ahorro de energía eléctrica.

Con el fin de mitigar esta problemática actual que nos afecta a todos, se ha

propuesto el diseño de prototipos que nos brinden un control más eficiente, sobre

los datos de cuanto se está consumiendo realmente versus lo que se cree

consumir. Además, que permitirá gestionar activamente los equipos conectados

de una forma más sencilla para el usuario.

Situación Conflicto Nudos Críticos

Existe mucha desinformación con respecto a cómo tomar el consumo de energía

eléctrica, a esto se debe sumar la falta de costumbre o por decirlo de otra manera,

la falta de interés por parte del usuario en controlar el ahorro de electricidad en su

hogar. Normalmente en muchos de los casos, las personas no tienen una idea

base de cuanto consume algunos de los artefactos eléctricos que poseen en casa.

Sin embargo, pueden hacerse una idea de cuánto tiempo trabajan al día. Obtener

el tiempo de actividad del equipo, consultar el valor de kWh (kilovatio por hora) y

hacer el cálculo correspondiente, es algo que no desean hacer la mayoría de las

personas. Este proceso relativamente complejo es el que fomenta la falta de

compromiso del consumidor con la cultura del ahorro.

5

Cuadro 1 Causas y Consecuencias

Causas Consecuencias

Malas conexiones eléctricas. Incendios provocados por

cortocircuitos.

Equipos conectados sin estar en uso

(Modo Vampiro).

Incrementos en consumo planillas

eléctricas.

Equipos permanecen encendidos

indefinidamente.

Contaminación progresiva del medio

ambiente.

Problemas que se presentan en la red

eléctrica.

Equipos quemados por cortes

eléctricos inesperados.

Usuario desconoce como calcular

consumo eléctrico.

Falta de cultura de ahorro energético.

Fuente: Helen Toala, Daniel Guerrero

Elaborado por: Helen Toala, Daniel Guerrero

Delimitación del Problema

Campo: Soberanía, desarrollo y tecnologías en el ordenamiento territorial y

ambiente de la construcción.

Área: Smart cities e IoT.

Aspecto: Tecnologías de la construcción, ingeniería civil y diseños

arquitectónicos.

Tema: Diseño de prototipos domóticos para dispositivos de conexión eléctrica

haciendo uso de tecnología de bajo costo enfocado al confort y ahorro de energía

en una casa.

6

Formulación del Problema

¿Un prototipo domótico de dispositivos de conexión eléctrica que brindará datos

de consumo energético, al usuario residencial vinculado a través de la red Wi-Fi

del hogar hacia una aplicación móvil podrá contribuir a la disminución del consumo

de energía eléctrica y a fomentar la cultura de ahorro energético?

Evaluación del Problema

Delimitado: Aportar una gestión tecnológica más eficiente de los equipos

eléctricos, que permita supervisar la demanda eléctrica de estos, ya sea en

entornos residenciales, oficinas, así como también en edificios inteligentes.

Claro: A través de la investigación aplicada se mostrará la mejor opción, dando a

conocer las características de cada herramienta relevante en base a las

necesidades previstas dentro del proyecto.

Concreto: El proyecto está enfocado a disminuir la demanda eléctrica, mejorar el

confort y contribuir a la seguridad en el hogar.

Relevante: Se hará uso de la tecnología de sistemas embebidos y otros

componentes eléctrico-electrónicos de bajo costo, se gestionó de una manera más

eficiente el control de los equipos electrónicos, que estarán conectados a la red

inalámbrica del hogar.

Original: Las residencias contarán con un práctico sistema de control de consumo

energético a través de una interfaz móvil que, ayudará a contribuir al ahorro de

recursos tanto eléctrico como financiero.

Contextual: Las herramientas que utilizaremos fueron establecidas en base al

avance tecnológico, y gestionadas mediante una aplicación móvil que podrá ser

instalada en la mayoría de los smartphones existentes a la fecha, que cuenten con

sistema Android.

Factible: Dada su naturaleza de bajo costo gracias a la actual tecnología de

placas con sistemas embebidos, la presente propuesta se vuelve viable y

7

económicamente atractiva a la posibilidad de contribuir a la seguridad y ahorro

eléctrico.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Diseñar dos prototipos domóticos que utilicen elementos tecnológicos de bajo

costo y una interfaz sobre una aplicación móvil para mejorar, gestionar el confort

y el ahorro de energía eléctrica en los hogares.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Definir el esquema del circuito de los elementos electrónicos que

trabajarán con la placa ESP32.

Desarrollar un sistema que permita el funcionamiento integral de los

elementos electro-electrónicos junto con la placa NodeMCU.

Por medio del entorno de desarrollo de Arduino, codificar sobre el kit de

desarrollo NodeMCU junto con ESP32. Además de

configurar el sensor de corriente ACS712 para obtener los datos del

consumo eléctrico.

Desarrollar una interfaz móvil válida para los usuarios de sistemas Android

y para la gestión del equipo eléctrico, así mismo permita interpretar al

abonado, los datos de consumo eléctrico obtenidos.

8

ALCANCES DEL PROBLEMA

La finalidad del presente proyecto de titulación será:

La creación de un programa que, mediante la utilización de sistemas

embebidos tales como ESP32 pueda medir y almacenar de forma rutinaria

los datos de consumo obtenidos directamente de la carga eléctrica, a

través del dispositivo ACS712.

El sistema constará de dos prototipos, uno para la iluminación que

permitirá regular la intensidad lumínica y mostrar el consumo eléctrico. El

segundo prototipo estará destinado a obtener datos de consumo

energético de una carga eléctrica y de igual manera enviarlos por medio

de la red Wi-Fi doméstica al aplicativo móvil instalado en el smartphone del

usuario.

Se entregará un manual de usuario que describa la instalación,

configuración y uso de la aplicación, el cual será añadido en los anexos del

presente documento.

Se adjuntará el código fuente del proyecto debidamente documentado, así

mismo será añadido dentro de la sección de anexos.

Los entornos de pruebas fueron definidos en el edificio de la carrera de

Ingeniería en Networking, así como en las respectivas residencias de los

integrantes de este proyecto, todo según sea el caso.

Se incluye los esquemas de los circuitos correspondientes a ambos

prototipos.

La aplicación permite la detección y configuración de los prototipos,

visualizar el consumo eléctrico desde la interfaz, en caso de un dispositivo

lumínico interactuar con la intensidad de luz, para ambos prototipos

concede al usuario la posibilidad de cortar el paso de la corriente.

9

JUSTIFICACION E IMPORTANCIA

La meta de esta propuesta es el diseño y desarrollo de dos prototipos que puedan

gestionar el consumo eléctrico del hogar de forma económica y con muy poca

complejidad para el usuario. Así mismo la investigación aplicada requerida, para

definir la utilización de cada uno de los dispositivos físicos y elementos lógicos

necesarios, para la construcción de dicho sistema. De esta forma se busca que el

presente trabajo de titulación pueda ser tomado en cuenta como un referente

tecnológico que brinde a la comunidad una alternativa viable de ahorro de energía.

Además de que derive en la disminución de valores a pagar por consumo eléctrico

y que al mismo tiempo contribuya a que se propague el conocimiento de dicha

tecnología y sus bondades.

Con lo anteriormente expuesto, se pretende fomentar también la cultura del ahorro

energético en la búsqueda por equilibrar el fenómeno de la oferta creciente de las

nuevas tecnologías para el hogar, que incentiva la demanda crítica de las mismas.

Esta propuesta invita a no olvidar que se debe tener presente el daño ambiental

que se produce a raíz del consumo desmedido de electricidad. A pesar de esto se

tiene como meta al mismo tiempo mejorar la calidad de vida del usuario.

10

METODOLOGÍA DEL PROYECTO:

Metodologías ágiles de desarrollo de software

Vivimos en un mundo en donde las cosas cambian a una velocidad impresionante,

el desarrollo de proyectos ha cambiado hoy en día, en donde antes para la

planificación y estructuración de este se lo hacía minuciosamente, a un modelo en

donde el desarrollo de proyectos deber ser lo más rápido y eficientemente posible.

Existen diferentes tipos de metodología que se puede aplicar en proyectos de

desarrollo de software, para que un equipo o grupo de trabajo funcione

eficientemente se requiere evaluar minuciosamente que método de desarrollo

funciona mejor para llevar a cabo cualquier proyecto. En el caso del prototipo de

domótica se plantea usar el método scrum y el método xp.

Método Scrum

Scrum es una metodología ágil y excelente opción para desarrolladores, este

modelo consiste en la asignación de tareas diarias a cada miembro del equipo

basado en reuniones rápidas y control de la evolución del proceso, es decir que

se describe como una estrategia flexible y holística de desarrollo de un producto

donde el equipo de trabajo son una unidad en busca de un objetivo en común.

(Proyectos Agiles, 2017)

El método arcilla está dividida en 5 fases:

Iniciación.

Planificación y estimación.

Implementación.

Revisión y Retrospectiva.

Lanzamiento.

11

Cada fase pasa por una serie de procesos, algunas son indispensables otras no,

eso depende del tipo de proyecto y como se va avanzando, según los resultados

se puede omitir algunos de ellos, a continuación, se explica en detalle las fases

de la metodología scrum.

Fase de Iniciación

En la fase de Iniciación busca encaminar el proyecto, hacia donde va enfocado,

para ello se da un rol a cada miembro del grupo, Como el scrum máster, product

owner, así mismo se define la lista de prioridades que sirven para el desarrollo y

lanzamiento del producto.

Procesos

Crear la visión del proyecto.

Identificar al Scrum Máster o administrador del grupo y a los interesados o

socios del proyecto.

Formación del equipo Scrum.

Desarrollo de épica.

Creación de la lista prioridades del producto.

Realizar el plan de lanzamiento.

Planificación y estimación

Aquí se organiza y se hacen las estimaciones de tiempo y esfuerzo que se

necesitará para cumplirlas, las cuáles se obtienen mediante la asignación de

tareas que se realizan en las reuniones de equipo.

Proceso

Elaborar historias de usuario (Create User Stories).

Aprobar, estimar y asignar historias de usuarios (Approve, Estimate, and

Commit User Stories).

Elaboración de tareas (Create Tasks).

Estimar tareas (Estimate Tasks).

12

Elaboración de la lista de pendientes del Sprint (Create Sprint Backlog)

Implementación

En esta fase se da seguimiento del proyecto y de actividades que se llevan a cabo.

Así como los inconvenientes o problemas que enfrenta el equipo, debido a esto

se lo hacen por medio de reuniones.

Proceso

Crear entregables (Create Deliverables).

Llevar a cabo el stand up diario (Conduct Daily Standup).

Mantenimiento de la lista priorizada de pendientes del producto (Groom

Prioritized Product Backlog).

Revisión y Retrospectiva

Para proyectos que involucran un equipo de varios usuarios se realiza esta etapa,

donde se reúnen para discutir y revisar avances y pendientes del proyecto, y se

demuestra un preview del producto, para corregir anomalías.

Procesos

Convocar Scrum de Scrums (Convene Scrum of Scrums).

Demostración y validación del Sprint (Demonstrate and Validate Sprint).

Retrospectiva de Sprint (Retrospect Sprint).

Lanzamiento

La etapa final y más esperada por parte del equipo, en esta fase se desarrolla

donde se entrega el producto al cliente, un acuerdo formal de la entrega, e

igualmente se realizan seguimiento para identificar mejoras.

Procesos

Envío de entregables (Ship Deliverables).

Retrospectiva del proyecto (Retrospect Project).

13

Figura 1 Método Scrum

Fuente: (Proyectos Agiles, 2017)


Método Xp

Este tipo de metodología ágil se centra en potenciar las relaciones

interpersonales promoviendo el trabajo en equipo, preocupándose por el

aprendizaje de los desarrolladores y propiciando un buen clima de trabajo

con la finalidad de llegar al éxito en el desarrollo del software.

El método XP es adecuada para proyectos que contienen requerimientos

imprecisos y variables. XP permite la retroalimentación continua entre el

usuario y el equipo de desarrollo.

14

Fases del método xp

1. Fase de Exploración

2. Fase de Planificación

3. Fase de Iteraciones

4. Fase de puesta en producción

Fuente: (Salazar , 2016)


Fase de exploración

En esta fase se busca entender los requerimientos del cliente que necesita.

Planificación

Se realiza historias del usuario, planificación de entrega del producto, se creará el

plan de interacción y las reuniones diarias que se hará para el seguimiento del

proyecto.

Figura 2 Fases de XP

15

Interacciones

Aquí se realiza el proyecto en sí, se diseña y desarrolla el producto mediante

programación dirigidas por las pruebas, propiedad del código, el uso de

estándares, etc.

Puesta en producción

Se realiza las pruebas unitarias para detectar y corregir los errores para terminar

con la prueba de aceptación del producto terminado

Supuestos y Restricciones

Supuestos

El usuario debe facilitarnos la información necesaria de los

dispositivos conectados en su vivienda y el consumo eléctrico de

cada uno de ellos.

Se espera que el usuario haga uso de la aplicación e incentive a

los demás a utilizarlo.

El administrador del proyecto debe dar seguimiento al software con

el fin de dar mantenimiento y actualizaciones según lo requiera.

El desarrollador debe tener el conocimiento suficiente del

hardware, todos los elementos de entrada, salida y de control de la

instalación domótica.

Debe estar en óptimas condiciones el sector en donde se

implementará el sistema de automatización.

Restricciones

16

Que el usuario no proporcione toda la información necesaria para

iniciar el proyecto

Hacer mal uso de la aplicación móvil y de circuito integrado

NodeMCU por parte de los usuarios.

No tener las condiciones óptimas para la instalación de la tarjeta

NodeMCU en el área que se va a automatizar.

Plan de calidad

Para garantizar la calidad del proyecto se ha realizado un plan de pruebas,

se analiza los requerimientos del usuario en cada fase de ciclo de vida del

software, así como los procesos operativos del sistema de automatización

de luminarias de la vivienda para cumplir con las normas de calidad del

producto

17

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

ANTECEDENTES DEL ESTUDIO

En 2015 Gabriela Holguín, estudiante de la carrera de Ingeniería en Networking y

Telecomunicaciones en la Facultad de Ciencias Matemáticas y Física de la

Universidad de Guayaquil; llevó a cabo un trabajo de tesis cuya principal

motivación era evitar el desperdicio de los recursos (Camó Cojóm, 2015) de

iluminación y climatización de la carrera, empleando un sistema Inmótico muy

práctico basado en Arduino que, permita de manera eficiente el control y monitoreo

de dichos recursos a través de una interfaz de aplicación móvil. Este trabajo invita

a promover el ahorro tanto eléctrico como económico y fomentar la

responsabilidad ecológica en el edificio de la carrera. (Holguín Montes, 2015)

En el año 2014 el aspirante al título de Ingeniería Civil Electrónica por la

Universidad Austral de Chile, Francisco Calvo Torres; desarrolló una tesis basada

en un sistema domótico que hace uso de alternativas de control libres como

Arduino, Open Domo y una serie de sensores necesarios para dicha tarea. Su

principal objetivo era el ahorro energético, para ello se propuso gestionar de

manera eficiente los sistemas de iluminación y calefacción (controlando el nivel de

humedad) así mismo los equipos eléctricos en modo suspensión, integrando a su

vez el circuito de enchufes para analizar los pros y contras de dicho sistema.

(Calvo Torres, 2014)

En la ciudad de Guatemala en 2015, Henry Camó Cojóm, estudiante de la

Universidad de San Carlos de Guatemala, presentaron una tesis de grado basada

en el desarrollo de un sistema domótico y eléctrico que hace uso de paneles

solares con su debida protección y almacenamiento, destinado a generar

18

eficiencia y ahorro energético en los hogares, reduciendo el consumo innecesario.

Se concluye que con dichos prototipos se reduce a un 59% el consumo eléctrico

con respecto al valor promedio de una factura por servicio energético. (Camó

Cojóm, 2015)

Oscar Edwin Villca Gutiérrez, estudiante en 2016 por la Universidad Mayor de San

Andrés; realizó una tesis que consistía en la creación de un sistema de seguridad

domiciliaria basada en una red de sensores, valiéndose de hardware y software

libres tales como Arduino, así mismo utilizando módulos de Bluetooth que

establecían el enlace con los sensores lumínicos y de movimiento a través de una

aplicación móvil. El módulo BT se enlazaría a otro módulo HC-05 y este a su vez

con la placa Arduino, siendo esta ultima la que enviaría finalmente las

instrucciones a los sensores. Se destaca la optimización de recursos, así como la

extensión de la vida útil de los equipos eléctricos. (Villca Gutiérrez, 2016)

Lima 2017, Luis Poma Aliaga, estudiante de la Pontifica Universidad Católica del

Perú opta por el título de Ingeniería Eléctrica; presentó un trabajo de titulación que

implicaba el uso de un sistema de sensores de movimiento y de potencia eléctrica,

cuya interacción con el usuario se efectuaba mediante el uso de una interfaz móvil.

Dicho sistema domótico dependía de una serie de algoritmos basados en una red

neuronal que permitía “aprender” el comportamiento del usuario con respecto a su

presencia en el espacio de pruebas, permitiendo así con estos datos, administrar

de manera eficiente el gasto energético del sistema lumínico y demás equipos

eléctricos. (Poma Aliaga, 2017)

19

FUNDAMENTACIÓN TEORICA

DOMÓTICA

Existen varios conceptos con respecto a este término, en esta ocasión se lo

definirá como el conjunto de técnicas y tecnologías enfocadas de manera conjunta

la automatización, control y optimización de todos los sistemas presentes en el

hogar, llámense de iluminación, climatización, accesos, etc. A través de

aplicaciones que de forma centralizada permiten la fácil gestión de estos para el

usuario. Su finalidad es la de brindar una mejora al confort del hogar, aumentando

la calidad de vida del individuo. (Malave Ochoa, Rosas Vargas, & Ortiz Bautista,

2018)

Figura 3 Sistema de Gestión Domótica

Fuente: (HAMS - Home Automation & Management System, 2017)


20

IoT

Se define a este término como, el sistema que permite interconectar objetos entre

sí además de brindar la posibilidad de conectarlos al Internet. Gracias al auge del

hardware libre, al aprovechamiento del software libre y a la diversidad en cuanto

componentes eléctrico-electrónicos, las placas con sistemas embebidos, por

ejemplo, se ha abierto un mundo de posibilidades para la aplicación de esta

tecnología. (Osio, y otros, 2018)

Si se tiene en cuenta que el concepto no es relativamente nuevo, se puede decir

que no ha sido explorado y/o explotado en su totalidad, dando cabida a tantas

posibilidades como imaginación tenga el hombre. No obstante, la razón de aquello

se debe irónicamente a la misma limitación de ciertos componentes comúnmente

usados para su implementación, ya sea en cuanto a capacidad o seguridad,

dependiendo del uso que se desea darle.

Figura 4 Internet de las Cosas

Fuente: (Bics, 2018)


21

ESP8266

Es un chip Wi-Fi que cuenta con un microcontrolador integrado (Tensilica L106

32-bit RISC), en el cual se puede desarrollar un sin número de aplicaciones,

funciona a través de TCP/IP y está presente en el mercado a un precio

considerablemente bajo. Funciona a 3.3V, compatible y fácilmente acoplable a

una placa Arduino, utilizando un módulo conversor de señal se puede hacerlo

trabajar a 5V.

Además de contar con el estándar IEEE 802.11 b/g/n una de sus principales

bondades es su tecnología de bajo consumo, lo cual les brinda un respiro a los

proyectos basados en baterías. Es completamente compatible con el IDE de

Arduino, lo cual añade un beneficio extra al desarrollo de esta propuesta.

El ESP8266 cuenta con ciertas características, las cuales se detallan a

continuación:

32-bit RISC CPU: Tensilica Xtensa LX106 corriendo a 80 MHz, soporta

overcloking hasta 160MHz.

64 KiB de RAM para instrucciones y 96 KiB de RAM para datos.

IEEE 802.11 b/g/n Wi-Fi.

16 pines GPIO.

SPI e I2C.

UART en los pines dedicados, especialmente destinada a la codificación

del chip.

Convertidor Analógico-Digital (ADC) de 10 bit.

Con respecto a Wi-Fi:

Soporte 802.11 b / g / n

Compatible con 802.11n (2.4 GHz), hasta 72.2 Mbps

Desfragmentación

2 x interfaz virtual de Wi-Fi

Monitorización automática de balizas (hardware TSF)

Infraestructura de soporte Modo BSS Station / Modo SoftAP / Modo

promiscuo

Diversidad de antenas.

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Módulos de doble núcleo con Wi-Fi y modo dual Bluetooth

Dos núcleos de CPU controlados independientemente con una frecuencia

de reloj ajustable, que van desde 80 MHz a 240 MHz.

La salida de +19.5 dBm en la antena asegura un buen rango.

Bluetooth clásico para conexiones heredadas, también compatible con

L2CAP, SDP, GAP, SMP, AVDTP, AVCTP, A2DP (SNK) y AVRCP (CT).

Compatibilidad con perfiles Bluetooth de baja energía (BLE), incluidos

perfiles basados en L2CAP, GAP, GATT, SMP y GATT como BluFi, SPP,

etc.

Bluetooth Low Energy (BLE) se conecta a teléfonos inteligentes,

transmitiendo balizas de bajo consumo para una fácil detección.

La corriente de reposo es inferior a 5 μA, lo que la hace adecuada para

aplicaciones de batería y dispositivos electrónicos portátiles.

Integra un flash de 4 MB.

Los periféricos incluyen sensores táctiles capacitivos, sensor Hall,

amplificadores de ruido de bajo nivel, interfaz de tarjeta SD, Ethernet, SPI

de alta velocidad, UART, I2S e I2C.

ESP32-WROOM-32

Este procesador presenta notables mejoras en comparación con el anterior, el

SoC ESP32, la memoria flash, los componentes discretos de alta precisión y una

antena de PCB que proporciona un rendimiento de RF sobresaliente, en

aplicaciones con espacio limitado. Esta gama de chips es ideal para trabajos de

IoT dotados de un módulo Bluetooth BLE y de Wi-Fi. (Espressif, 2018)

Son precisamente estos dos módulos integrados los que hacen de este chip la

alternativa más viable para el desarrollo de la presente propuesta. Su módulo de

Wi-Fi facilita la conexión a la red local y a su vez permite la salida hacia el Internet

por medio del ruteador, por otro lado, el BT nos facilita la interconexión entre

equipos, los celulares, por ejemplo.

23

A pesar de ser un modelo muy superior al ESP8266, su precio sigue siendo

bastante económico en comparación a la diversidad de aplicaciones que se

puedan desarrollar con este. Sobre este chip se puede codificar con lenguajes

tales como Lua, Micro Python, C++, JavaScript, entre otros.

NodeMCU ESP32

Este circuito es básicamente un kit de desarrollo Open Source, que en esta versión

ha implementado ESP32 como base y sobre el cual se desarrolla este proyecto.

Una de sus grandes ventajas es la creciente comunidad que brinda soporte y

constantemente está desarrollando nuevas herramientas para su uso. Su

regulador de voltaje en la placa facilita la alimentación eléctrica a través del puerto

USB presente. El chip CP2102 es el que gestiona la conexión USB-Serial.

(Infootec, 2018)

Figura 5 ESP32 Dev Board

Fuente: (Infootec, 2018)


24

Sensor de Corriente ACS712

Este sensor nos permite medir la intensidad de corriente por un precio bastante

accesible, trabaja en conjunto con el sensor de efecto Hall cuyo trabajo es detectar

el campo magnético, que se crea por inducción de la corriente que fluye por una

de las líneas que están siendo medidas en determinado instante. (Naylamp

Mechatronics, 2016)

El ACS712 se encuentra presente en módulos, los mismos que nos facilitan sus

conexiones, consta de una bornera para conectar la fase que queremos medir y 3

pines; dos para conectar la alimentación y uno reservado para la salida analógica.

Figura 6 Sensor ACS712

Fuente: (Naylamp Mechatronics, 2016)


Dependiendo de cuál sea el rango que se necesite medir y la sensibilidad, se

deberá escoger uno de los 3 modelos presentados, a continuación, se detallarán

algunas de sus características:

25

Cuadro 2 Modelos de Sensor ACS712

MODELO RANGO SENSIBILIDAD

ACS712ELCTR-05B-T -5 a 5 A 185 mV/A

ACS712ELCTR-20A-T -20 a 20 A 100 mV/A

ACS712ELCTR-30A-T -30 a 30 A 66 mV/A

Fuente: Naylamp Mechatronics


Para efectos de este proyecto se ha procedido a seleccionar la versión

ACS712ELCTR-20A-T del sensor, puesto que precisamos de un rango permitido

de hasta 20 A para realizar las pruebas necesarias. (MicroSystems, 2016)

Figura 7 Diagrama de Bloques Funcional

Fuente: (MicroSystems, 2016)


26

Tarifas Residenciales

Según pliego tarifario puesto a disposición por la ARCONEL, con fecha de

actualización junio 13 del 2018, se indica que el nivel de voltaje de suministro para

el grupo de baja tensión – al que pertenece el sector residencial – es de NT < 0,6

kV. A continuación, se muestra el cuadro que detalla la categoría tarifaria y su

nivel de tensión. (ARCONEL, 2018)

Figura 8 Categoría Tarifaria - Nivel de Tensión

Fuente: (ARCONEL, 2018)

Elaborado por: ARCONEL

Esta tarifa enmarca a todos los abonados sujetos a la categoría residencial, sin

importar el tamaño de la carga. Según lo antes mencionado el abonado debería

cancelar:

Un cargo por comercialización en USD/consumidor-mes,

independiente 1 del consumo de energía.

Cargos incrementales por energía en USD/kWh, en función de la

energía consumida.

Para calcular el consumo de energía eléctrica de cada carga presente en el hogar

basta con aplicar la siguiente formula, teniendo en cuenta:

27

El consumo que corresponde a un período determinado se denota en

kilovatios-hora (KWH).

La entidad des distribución eléctrica realiza un proceso de medición y

determina la cantidad de energía que el abonado consume en un mes,

basada a las lecturas tomadas mensualmente en los sectores urbanos y

cada dos meses en los sectores rurales.

Para calcular el consumo exacto, se multiplica la potencia del

electrodoméstico (vatios W) por el número de horas usado en el mes:

Donde:

W = Potencia

H = horas de uso al día

D = días de uso al mes

C = consumo al mes

𝐶 =𝑊 ∗ ℎ ∗ 𝑑

1000

FUNDAMENTACION LEGAL

Como afirma la constitución de la república del ecuador en la (Asamblea Nacional

Constituyente, 2011) capítulo II con respecto al de Derechos del buen vivir,

menciona:

Art 15.-El Estado promoverá, en el sector público y privado, el uso de

tecnologías ambientalmente limpias y de energías alternativas no

contaminantes y de bajo impacto. La soberanía energética no se alcanzará

en detrimento de la soberanía alimentaria, ni afectará el derecho al agua.

(…). ( pág. 24)

28

Como afirma la constitución de la república del ecuador (Asamblea Nacional

Constituyente, 2011) sección III, Con respecto a la comunicación e información

menciona lo siguiente:

Art.16.- Todas las personas, en forma individual o colectiva, tienen

derecho a: El acceso universal a las tecnologías de información y

comunicación.

La creación de medios de comunicación social, y al acceso en igualdad de

condiciones al uso de las frecuencias del espectro radioeléctrico para la

gestión de estaciones de radio y televisión públicas, privadas y

comunitarias, y a bandas libres para la explotación de redes inalámbricas.

(pág. 24)

Art. 17.- EI Estado fomentará la pluralidad y la diversidad en la

comunicación, y al efecto:

Garantizará la asignación, a través de métodos transparentes y en

igualdad de condiciones, de las frecuencias del espectro radioeléctrico,

para la gestión de estaciones de radio y televisión públicas, privadas y

comunitarias, así como el acceso a bandas libres para la explotación de

redes inalámbricas, y precautelará que en su utilización prevalezca el

interés colectivo. (pag.25)

Como afirma la constitución de la república del ecuador con respecto sectores

estratégicos, servicios y empresas públicas menciona lo siguiente:

Art. 314.- El Estado será responsable de la provisión de los servicios

públicos de agua potable y de riego, saneamiento, energía eléctrica,

telecomunicaciones, vialidad, infraestructuras portuarias y aeroportuarias,

y los demás que determine la ley.

El Estado garantizará que los servicios públicos y su provisión respondan

a los principios de obligatoriedad, generalidad, uniformidad, eficiencia,

responsabilidad, universalidad, accesibilidad, regularidad, continuidad y

29

calidad. El Estado dispondrá que los precios y tarifas de los servicios

públicos sean equitativos, y establecerá su control y regulación. (Asamblea

Constituyente, 2008)

Como afirma la ley orgánica del servicio público de energía eléctrica del Ecuador

con respecto disposiciones fundamentales menciona lo siguiente:

Art. 1.- Objeto y alcance de la ley. - La presente ley tiene por objeto

garantizar que el servicio público de energía eléctrica cumpla los principios

constitucionales de obligatoriedad, (…), normar el ejercicio de la

responsabilidad del Estado de planificar, ejecutar, regular, controlar y

administrar el servicio público de energía eléctrica.

La presente ley regula la participación de los sectores público y privado, en

actividades relacionadas con el servicio público de energía eléctrica, así

como también la promoción y ejecución de planes y proyectos con fuentes

de energías renovables, y el establecimiento de mecanismos de eficiencia

energética. (Asamblea Nacional, 2015, pág. 4)

Art. 5.- Obligaciones de los consumidores o usuarios finales. Son

obligaciones de los consumidores o usuarios finales los siguientes:

1. Pagar oportunamente la factura de energía eléctrica.

3. Utilizar de forma eficiente la energía eléctrica.

5. Evitar cualquier riesgo que pueda afectar su salud y su vida, así

como la de los demás.

6. Cumplir las condiciones establecidas por la empresa eléctrica,

con base en la ley, los reglamentos y regulaciones, en cuanto al uso

de la energía eléctrica y al suministro del servicio público.

(Asamblea Nacional, 2015, pág. 6)


con respecto a la agencia de regulación y control de electricidad:

30

Art. 14.- Naturaleza jurídica. - La Agencia de Regulación y Control de

Electricidad ARCONEL, es el organismo técnico administrativo encargado

del ejercicio de la potestad estatal de regular y controlar las actividades

relacionadas con el servicio público de energía eléctrica y el servicio de

alumbrado público general, precautelando los intereses del consumidor o

usuario final, (...). (Asamblea Nacional, 2015, pág. 8)


con respecto régimen tarifario:

Art. 54.- Precios sujetos a regulación. Tarifas. - El ARCONEL, dentro del

primer semestre de cada año, determinará los costos de generación,

transmisión, distribución y comercialización, y de alumbrado público -

general, que se aplicarán en las transacciones eléctricas, que servirán de

base para la determinación de las tarifas al consumidor o usuario final para

el año inmediato subsiguiente. En los casos, expresamente establecidos

en la regulación correspondiente, se podrán revisar las tarifas aprobadas

para el año de vigencia. ARCONEL, previo el estudio correspondiente,

podrá fijar tarifas que promuevan e incentiven el desarrollo de industrias

básicas, considerando para el efecto la utilización de energías renovables

y amigables con el medio ambiente, a precios competitivos y estables, o

subsidios, de ser necesarios. Así mismo, ARCONEL podrá establecer

tarifas para lograr el uso eficiente de la energía. El ajuste, modificación y

reestructuración del pliego tarifario, implicará la modificación automática de

los contratos de suministro del servicio público de energía eléctrica que

incluya el servicio público de alumbrado general.

Art. 55.- Principios tarifarios. - Los pliegos tarifarios serán elaborados por

el ARCONEL, observando los principios de solidaridad, equidad, cobertura

de costos, eficiencia energética, mismos que deberán ser desarrollados en

la regulación respectiva. La tarifa será única en todo el territorio nacional

según las modalidades de consumo y niveles de tensión. Adicionalmente,

31

se deberán considerar principios de responsabilidad social y ambiental. (..)

(Asamblea Nacional, 2015, pág. 21).

Como afirma la estrategia implantación de software libre en la administración

pública central de ecuador decreto de software libre.

Art. 2. Se entiende por Software Libre, a los programas de computación

que se pueden utilizar y distribuir sin restricción alguna, que permitan su

acceso a los códigos fuentes y que sus aplicaciones puedan ser mejoradas

Estos programas de computación tienen las siguientes libertades:

Utilización del programa con cualquier propósito de uso común.

Distribución de copias sin restricción alguna.

Estudio y modificación del programa (Requisito: código fuente

disponible)

Publicación del programa mejorado (Requisitos: código fuente

disponible). (Subsecretaría de Informática, 2009)

PREGUNTA CIENTIFICA A CONTESTARSE

1. ¿Puede una aplicación para equipos Android permitir administrar de

manera automática la seguridad y ahorro energético del domicilio, brindando la

información de consumo eléctrico obtenida desde una base de datos para así

poder visualizar datos de consumo eléctrico en tiempo real, mejorar el confort en

el hogar al mismo tiempo que optimiza el ahorro energético?

2. ¿Es viable la creación de prototipos individuales con tecnología de bajo

costo, para el control del sistema lumínico y demás cargas eléctricas además de

brindar seguridad con tomas eléctricas inteligentes, para así poder alentar el

ahorro de energía?

32

DEFINICIONES CONCEPTUALES

ELECTRICIDAD

Es causada carga de electrones en movimientos positivos y negativos en

recóndito en un material conductor eléctrico.

Un generador es encargado producir la energía eléctrica cual debe rotar, que llega

a nuestros domicilios es generadas por hidroeléctricas, termoeléctricas eólicas

fotovoltaicas o por platas nucleares, aprovechando la energía viaja por los cables

de cobre que soportan alto voltaje y llegan a las subestaciones para ser

distribuidas, los transformadores que están en los postes se encargan de convertir

la energía a 120 v para distribuirla a cada domicilio.

POTENCIA ELÉCTRICA

Es la cantidad de consumo eléctrico mediante parámetros nos indica la cantidad

de energía consumida y la energía que es entregada a una fuente de energía, por

un tiempo definido, para así convertirla en diferentes tipos de energía.

TELEMEDIDA

Es una herramienta sirve para medir el consumo eléctrico en tiempo real a larga

distancia, siendo así utilizado como un abastecimiento de ahorro ‘eléctrico, y así

poder llevar amplio chequeo de la conexión eléctrica y así poder prevenir y verificar

incidencias.

TINYDB

Es un componente de App inventor, este es una base de datos la guarda

información ingresada por el usuario y estará disponible cada vez que se la

requiera, la configuración funciona de manera gráfica su programación es fácil y

muy dinámica, para la creación de aplicaciones en Android.

33

IDE (ENTORNO DE DESARROLLO INTEGRADO)

(Entorno de desarrollo integrado), es sistema multiplataforma cuya función es

emplear lenguajes de programación de manera dinámica, brindándonos mayor

adaptación de versiones.

CONSUMO VAMPIRO

Es la energía que consumen los equipos electrónicos conectados a la red

eléctrica, por varias horas sin uso.

KILOVATIO-HORA (kWh)

Definido como el trabajo realizado durante una hora por una máquina que tiene

una potencia de un kilovatio (kW).

Su equivalencia es:

1 kWh = 36 × 105 J.

WI-FI

Es la tecnología que permite la comunicación de equipos electrónicos se conecten

a una red inalámbrica por medio de radiofrecuencia o infrarrojo. Lo cual permite la

comunicación sin la necesidad de cables y nos proporciona el servicio de internet,

mediante protocolos de seguridad puede garantizar seguridad.

ACS712

Es un detector de corriente que ayuda con la medición del espacio magnético por

un conductor lineal de cobre el cual pasa por proceso de transformación a un área

magnética, proporcionando un voltaje variante. Entre mayor cantidad de corriente,

obtendremos una gran ráfaga de voltaje que llega a un pin, su voltaje de salida es

de 0 a 30 voltios, dependen a la versión a utilizar.

34

LED OPTRONIC

Es una interfaz gráfica que sirve para programar parámetros en donde se asigna

la corriente que el cliente desea por medio de un conjunto de instrucciones que

realizadas en orden para la fuente de alimentación y el uso de administrar detalles

para una aplicación en particular.

35

CAPÍTULO III

PROPUESTA TECNOLÓGICA

Análisis de factibilidad

Refiere a la elaboración y desarrollo de una propuesta viable para solucionar un

problema o necesidad de una organización o un grupo social. Para que el proyecto

sea factible se debe realizar un diagnóstico sobre el problema a resolver, en este

caso es sobre el consumo de energía eléctrica.

Según Labrador y Otros, (2002), expresan: “El diagnóstico es una reconstrucción

del objeto de estudio y tiene por finalidad, detectar situaciones donde se ponga de

manifiesto la necesidad de realizarlo” (p. 186).

Desde un punto de vista social, el ahorro y la eficiencia energética no sólo

aseguran el suministro energético, sino que mejoran el medio ambiente notándose

sus efectos tanto en el aspecto económico (menos gastos) como en el ecológico

(menos consumo de energía). Es por ello por lo que el proyecto se considera

factible. De acuerdo con los estudios previos gran parte de la población no tienen

conocimiento sobre la cantidad de energía eléctrica que consume cada artefacto

que están conectados a la red.

En la actualidad referente a la domótica y gracias a los avances tecnológicos que

han sido considerables se ha podido desarrollar un sistema de automatización de

luminarias en viviendas tradicionales usando un dispositivo móvil y una placa con

un sistema embebido NodeMCU, el cual permitirá controlar todos los dispositivos

que se encuentra conectados a la red Wi-Fi, cabe recalcar que el usuario podrá

36

reconocer el crecimiento económico y del bienestar social por el ahorro y la

eficiencia energética.

Factibilidad Operacional

La domótica se refiere a la integración de los sistemas electrotécnicos en el hogar,

estos provienen de sectores como la electricidad, la electrónica, robótica, la

informática y las telecomunicaciones, es decir la automatización y control

(encendido / apagado, apertura / cierre y regulación) de aparatos y sistemas de

instalaciones eléctricas y electrotécnicos (iluminación, climatización, persianas,

puertas y ventanas motorizados.) que busca como objetivo el confort, ahorro de

energía.

Hoy en día la domótica contribuye todo tipo de soluciones dirigidas a un variado

tipo de viviendas, además nos ofrece más funcionalidades por menos dinero, y

gracias a la evolución tecnológica es más fácil de utilizar, favoreciendo a una mejor

calidad de vida. Los métodos presentados en el proyecto cumplen con los

requisitos básicos solicitados por los usuarios que residen en las viviendas, es

decir, facilidad de uso, simplicidad, que muestre el valor monetario junto con el

dato de consumo durante la consulta, que se pueda cortar el paso de la corriente

sin estar cerca de la carga.

El proyecto actual está dirigido a las viviendas residenciales, donde los nuevos

procesos propuestos son apoyados y revisados por las competencias de la

Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la Universidad de

Guayaquil, siendo aceptada en su totalidad por parte de los beneficiarios que

habitan en el sector residencial.

El diseño y desarrollo de este proyecto se considera factible, ya que cumple con

todas las funciones requeridas por las personas beneficiarias y por las autoridades

de la carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones.

37

Factibilidad técnica

En el desarrollo de la parte técnica del proyecto se puede afirmar que es factible,

ya que hoy en día se cuenta con la tecnología necesaria y a bajo costo para

realizar el prototipo de domótica, además que el software en el que se diseñará

será de uso libre y lo tenemos a disposición en la internet, haciendo posible el

desarrollo y diseño de la aplicación móvil para el control de luminarias y consumo

de energía eléctrica.

La infraestructura tecnológica que se usará para el desarrollo de la presente

propuesta cumple con todas las características requeridas, ya que el mismo está

dirigido a una vivienda familiar donde no se requiere de hardware con mayor

capacidad de procesamiento. El hardware que se utilizará está comprendido por

un circuito con sistema embebido, llamado NodeMCU ESP32, el cual será el

encargado del procesamiento y almacenamiento de la información obtenida, en

una base de datos. Este lo podemos encontrar en el mercado a un bajo costo,

debido a esto será fácilmente adquirible.

Para la ejecución de este proyecto se detalla en el siguiente cuadro el hardware y

software a utilizarse.

Cuadro 3 Factibilidad Técnica del Hardware

HARDWARE DESCRIPCIÓN MODELO

NodeMCU Kit de desarrollo ESP-32

ACS712 Sensor de corriente ACS712ELCTR-20A-T

PrevaLED COIN 111 Led PL-CN111-G2-3600

ESP-32 Dev. Board ESP32-WROOM-32

Fuente: Helen Toala, Daniel Guerrero P.

Elaborado por: Helen Toala, Daniel Guerrero P.

38

Cuadro 4 Factibilidad Técnica del Software

Software Descripción

App Inventor Entorno de desarrollo.

IDE Arduino Entorno de desarrollo.

C++ Lenguaje de programación.

Fuente: Helen Toala, Daniel Guerrero P.

Elaborado por: Helen Toala, Daniel Guerrero P.

En la instalación del software no se necesitará de licencia ya que la codificación

será realizada en Android con un software de uso libre. Asimismo, en la web existe

mucha información que ayudara al desarrollo de esta, cubriendo así todas las

expectativas que se observaron en la iniciación del proyecto.

Factibilidad Legal

Para poder desarrollar el proyecto de domótica se debe tomar en cuenta

diversos aspectos legales para no violar ningún reglamento y evitar así cualquier

tipo de sanción y proteger nuestra aplicación, así como nuestro trabajo, para

ello se toma en cuenta las leyes del país y de Google Play.

Aquí algunas normativas que se tomó en cuenta al momento de desarrollar la

aplicación. Para poder publicar aplicaciones en la tienda de aplicaciones Google

Play, es necesario cumplir con la siguiente normativa.

Acuerdo de distribución para desarrolladores de Google Play:

2.1 Este acuerdo (en adelante, el "Acuerdo") constituye un contrato

legalmente vinculante entre el Desarrollador y Google en lo que respecta

39

al uso que el Desarrollador haga de Google Play para distribuir

Productos. El contrato se establecerá con la entidad de Google aplicable

según dónde se vaya a distribuir el Producto (de acuerdo con lo

establecido en esta página). El Desarrollador acepta, únicamente bajo

su autorización, que Google muestre los Productos y los ponga a

disposición de los usuarios para que puedan verlos, descargarlos y

comprarlos. Para utilizar Google Play y distribuir Productos, el

Desarrollador acepta este Acuerdo y proporcionará información

completa y exacta en Play Console.

2.2 Google no permitirá que el Desarrollador distribuya sus Productos a

través de Google Play y el Desarrollador no podrá aceptar el Acuerdo a

menos que se haya verificado como Desarrollador con una cuenta en

buen estado.

2.3 Si el Desarrollador acepta este Acuerdo en nombre de su empresa o

de otra entidad, manifiesta y garantiza que dispone de plena autoridad

legal para vincular a dicha empresa o entidad a este Acuerdo. Si no

dispone de la autoridad necesaria, el Desarrollador no podrá aceptar el

Acuerdo ni utilizar Google Play en nombre de su empresa ni de otra

entidad. (Google Play, 2018)

La presente propuesta es viable legalmente, debido a que toda la información

que fuere requerida al usuario será bajo estricta reserva, así mismo queda por

sentado la información obtenida de esta aplicación de automatización de

viviendas, esto en caso de presentarse cualquier reclamo ante la ley.

Cumpliendo debidamente con las normas legales que rigen en la actualidad

sobre, el diseño y construcción de viviendas seguras, se ha presentado el

proyecto que comprende el desarrollo de una aplicación con interfaz móvil que

gestione el sistema de iluminación conectado a la vivienda, además de otras

cargas eléctricas y mostrar su consumo energético.

40

Factibilidad Económica

Para el desarrollo del proyecto se utilizará tecnología de bajo costo, el software

es de uso libre y el hardware a utilizar será una laptop, un teléfono móvil y demás

suministros necesarios, por consiguiente, se considera un proyecto factible en

la parte económica, está dirigido a personas que residen en viviendas

tradicionales. En el siguiente cuadro se muestra un precio total con respecto a

la realización de este proyecto y todo lo que conlleva. Si por ejemplo, para

efectos de venta se eliminasen los gastos por herramientas y se brindara la

aplicación de forma gratuita dentro del coste, el valor por prototipo sería de entre

USD 22.50 y USD 25. Existen productos similares en el mercado con valores

que varían desde los USD 18 hasta los USD 43, cuyas funciones radican

simplemente en apagar y encender las cargas conectadas sin la posibilidad de

visualizar consumo energético alguno ni regular la intensidad lumínica.

Cuadro 5 Factibilidad Económica

Descripción Cantidad Costo ($)

NodeMCU – ESP32 2 26

ACS712 2 8

Suministros 1 50.00

Recurso humano 2 60.00

TOTAL 7 $144.00

Fuente: Datos de Investigación.

Elaborado por: Helen Toala, Daniel Guerrero.

41

Cuadro 6 Precio Br-sp3-us

Nombre Descripción Costo ($)

Toma corriente

inteligente

Br-sp3-us

Activación /

Desactivación de

carga

Wi-Fi 802.11 b/g/n

(2.4GHz)

100-240 V AC 50/60

Hz. Máximo 1800W

16AMP

30

TOTAL $ 30



Cuadro 7 Precio HS 100

Nombre Descripción Costo ($)

Toma corriente

inteligente

Smart Plug Wi-Fi

HS100

Activación /

Desactivación de

carga

Acceso remoto

Control de voz con

Amazon Echo (venta

por separado)

37.50

TOTAL $ 37.50



42

Etapas de la metodología del proyecto

Diseño de la Investigación

(Betto, 2015) Describe que:

Las metodologías ágiles son un grupo de prácticas y procesos para la

gestión y desarrollo de proyectos que han surgido como contraposición a

los métodos tradicionales como CMMI.

Con respecto al método tradicional mencionado, “El modelo de madurez y

capacidad integrado (CMMI), es un modelo de procesos que contiene las mejores

prácticas para el desarrollo, mantenimiento, adquisición y operación de productos

y servicios” (CMMi Institute, 2019). Las metodologías agiles se compone de un

conjunto de valores y practicas importantes que forman un método para el

desarrollo de software. Para ello se escogió el método scrum ya que este modelo

consiste en la asignación de tareas a cada miembro del equipo basado en

reuniones rápidas y control de la evolución del proceso proyectando una mejor

organización de los miembros del grupo. Por otro lado, también se necesita la

parte técnica, donde va dirigida al desarrollo y codificación del proyecto es por eso

por lo que se eligió también el método xp como ingeniería de software.

Las practicas agiles de gestión de proyecto como scrum va acompañada de

prácticas agiles de ingeniería de software como el xp. La unión de estos dos

métodos beneficia al proyecto ya que mejora la productividad de este, se diseña

implementa y programa eficientemente gracias a su organización, se busca

satisfacer el requerimiento del cliente, facilita el manejo de exceso de procesos

innecesarios, y mejora la gestión de riesgo y promedio de errores en el desarrollo

de un proyecto de software.

43

Planificación

Durante esta fase del proyecto, se realizaron reuniones con los integrantes de este

y se estableció el plazo de culminación de la aplicación de control, para su

posterior entrega. El objetivo se centra en la creación de una aplicación que pueda

gestionar el sistema de iluminación y otras cargas mediante sensores, conexión

bluetooth y Wi-Fi, asimismo pueda efectuar el corte de energía a dichos equipos

para evitar el consumo innecesario durante periodos de no utilización.

Además de lo antes mencionado, se pretende crear dispositivos tecnológicos de

bajo costo para que puedan ser fácilmente accesibles, a la economía del usuario

final al que se pretende llegar. La meta es poder implementar dicho sistema a gran

escala dentro del país, fomentando el ahorro económico y energético además del

aprovechamiento de las tecnologías emergentes en la actualidad.

44

Cuadro 8 Iteración de Usuario

N. º DESCRIPCIÓN ITERACIONES

1 Ingreso de dispositivos

Iteración 1 2 Ingreso de componentes

3 Ingreso de sensores

4

Módulo de conexión y

búsqueda de los

dispositivos Iteración 2

5

Registro y consulta de

datos de registro de

dispositivos

6

Desarrollo del módulo

de captura de datos del

sensor Iteración 3

7

Desarrollo del módulo

de consulta de valores

de consumo

8 Desarrollo del módulo

de corte de energía Iteración 4

9 Módulo de control de

intensidad lumínica

Fuente: Datos de Proyecto


Diseño

Para el debido diseño de la presente propuesta, se presenta en un diagrama

donde podremos observar la estructura básica en la que está comprendida la

aplicación y su funcionalidad. La finalidad es darle una idea más sencilla al usuario

final de como trabajará el sistema que va a emplear. Cabe recalcar que la

aplicación no cuenta con un sistema centralizado, es decir se interactúa con cada

45

dispositivo conectado a la misma, de manera individual, lo cual simplifica el

consumo de recursos durante la gestión.

Figura 9 Diagrama de Funcionalidad de la Aplicación

Fuente: Datos de Investigación


Figura 10 Esquema de trabajo del prototipo

Smart Monitor

1.- Configuración vía

BluetoothPrototipo Control/LED

2.- Control I/O, intensidad,

consumo vía Wlan.



•Agregar dispositivo

•Buscar dispositivo

Menú Principal

•Conectar

•Consumo

•On/Off

Smart Monitor•Consumo

•Control de intensidad

•On/Off

Luces

46

Figura 11 Esquema de Circuito Tomacorriente



Figura 12 Esquema de Circuito Led



47

Codificación de la APP

En esta sección se llevará a cabo el desarrollo a nivel lógico de la aplicación,

siguiendo los parámetros establecidos en la Figura 10 Esquema de trabajo del

prototipo, donde se fijaba su funcionalidad e interfaz de manera esquematizada.

Dicho código comprenderá de varias secciones, empezando por la definición de

las librerías necesarias para completar cada función y llamado requerido para el

tratamiento, de los distintos componentes del circuito que, a su vez integra los

sensores que tienen como finalidad medir la intensidad de corriente. Luego de un

cálculo efectuado, se pasará a definir el consumo por hora de cada carga, es decir

en kWh (kilovatios). Posteriormente se tratará la inicialización de los módulos de

Bluetooth Low Energy y Wi-Fi, se hará la asignación de los respectivas UUID

(identificador universal único) a cada dispositivo agregado, refiriéndose a las

placas en cuestión, luego de esto se habilitará la función de reconocimiento o

búsqueda de los dispositivos Bluetooth cercanos para su registro, o reconexión a

la aplicación.

Se crearon funciones dentro del código que llevaran a cabo la medición de la

corriente, su captura a través de la red inalámbrica, su almacenamiento y

posteriormente, el cálculo que se mostrará en la sección de “consumo” dentro de

la interfaz móvil. Asimismo, se crearon las instrucciones necesarias para que la

aplicación gestione de manera eficiente el paso o corte de la corriente para cada

equipo, que se encuentra conectado en ese momento, dejándolo a criterio del

usuario. El control de las luces es el siguiente módulo dentro del cual, al igual que

lo antes mencionado también será capaz de enviar datos de consumo energético,

valores tratables a través del balastro que incorpora, para ello se creó una función

que permita modifica dichos valores y así poder variar la intensidad o brillo de las

luces a voluntad del usuario final o desarrollador. Se adjunta captura del diagrama

de bloques creado en App Inventor Figura 14 Declaración e Inicialización de

Módulos BT y Wi-Fi, previa generación del ejecutable llamado “Smart House.apk

“dichos diagramas harán referencia al instanciamiento de las descripciones de

cada equipo, al igual que la inicialización del escaneo Bluetooth.

48

Figura 13 Ensamblaje de los dispositivos





Ilustración 1. Declaración e Inicialización de Módulos BT y

Wi-Fi

Figura 14 Declaración e Inicialización de Módulos BT y Wi-Fi

49

Figura 15 Declaración de Librerías



Figura 16 Código de módulo BT



50

Figura 17 Función de Lectura EEPROM



Figura 18 Función de Grabar EEPROM



51

Figura 19 Configuración Wi-Fi



Figura 20 Código de EEPROM



52

Figura 21 BLE Server



Figura 22 Código de Ecuación de Corriente



53

Figura 23 Ensamblaje de Placa para Luminaria



Figura 24 Prueba de Medición



54

Figura 25 Prototipo Ensamblado en la Luminaria



Figura 26 Pruebas de Control de Intensidad Lumínica



55

Figura 27 Medición de energía



Figura 28 Gestión de led con la Aplicación



56

Figura 29 Gestión de carga eléctrica con la Aplicación



ENTREGABLES DEL PROYECTO

Cronograma, añadido en anexo.

Libro debidamente empastado.

Manual de usuario, añadido en anexo.

Ejecutable.

Código Fuente.

DVD/CD.

57

CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA

Este proyecto de titulación se llevó a cabo con el objetivo de mejorar la calidad de

vida del individuo en una vivienda, así como fomentar el ahorro energético y

económico comprendido entre los distintos sistemas que permiten el

funcionamiento idóneo del hogar. Se pueden definir como, iluminación,

acondicionamiento de aire, refrigeración, etc.

Para confirmar la aceptación del usuario con respecto a esta propuesta, se realizó

una encuesta a una determinada muestra que además avale el interés en este

tipo de aplicaciones, controladas a través de un smartphone con sistema Android.

58

Informe de Pruebas

UNVIERSIDAD DE GUAYAQUIL



TELECOMUNICACIONES

MODELO DE INFORME DE PRUEBAS MÓDULO: “Ingreso a Smart Monitor”

DATOS DE CONTROL DE CALIDAD

PARTICIPANTES: Helen Toala, Daniel Guerrero.

CARGO: Cliente.

1.- PRUEBAS DE CALIDAD

N.º Opción Casos Validación

1 Apertura de interfaz móvil Pantalla de inicio. OK

2 Apertura de interfaz móvil Opciones de

entrada de

dispositivos.

OK

3 Apertura de interfaz móvil Búsqueda de

dispositivos

guardados.

OK

59

Informe de Pruebas




TELECOMUNICACIONES

MODELO DE INFORME DE PRUEBAS

MÓDULO: “Agregar dispositivo”



CARGO: Programador, Cliente.



1 Menú Agregar dispositivos Ingreso de

nombre de

dispositivo.

OK

2 Menú Agregar dispositivos Ingreso de datos

de conexión de

red Wi-Fi.

OK

3 Menú Agregar dispositivos Direccionamiento

estático.

OK

4 Menú Agregar dispositivos Ingreso Tipo de

dispositivo; foco,

tomacorriente.

OK

60

Informe de Pruebas




TELECOMUNICACIONES

MODELO DE INFORME DE PRUEBAS

MÓDULO: “Control”



CARGO: Programador, Cliente.



1 Control Presentación del

dispositivo

apareado.

OK

2 Control Mostrar datos de

consumo.

OK

3 Control Desactivar paso

de la corriente.

OK

4 Control Permanencia de

datos en

EEPROM

ERROR DE

CORTE

ELÉCTRICO

61

5 Control Envío/recepción

datos lógicos a,

desde ESP32

OK

6 Control Control de

intensidad de luz

OK

Pruebas de Error

MAE - Error medio absoluto

Por medio del MAE se puede calcular la magnitud promedio de los errores en un

determinado conjunto de pronósticos, sin tener en cuenta la dirección. Mide la

precisión para variables continuas. Para definirlo de forma sencilla, el MAE es el

promedio sobre la muestra de verificación de los valores absolutos de las

diferencias entre el pronóstico y la observación correspondiente. El MAE refiere a

una puntuación lineal, lo que significa que todas las diferencias individuales se

ponderan por igual en el promedio.

RMSE – Error cuadrático medio

El RMSE es una regla de puntuación cuadrática que mide la magnitud promedio

del error. La ecuación para el RMSE se da en ambas referencias. Expresando la

fórmula en palabras, la diferencia entre el pronóstico y los valores observados

correspondientes se cuadran y luego se promedian sobre la muestra. Finalmente,

se toma la raíz cuadrada de la media. Como los errores se cuadran antes de

promediarlos, el RMSE otorga un peso relativamente alto a los errores grandes.

62

Esto significa que el RMSE es más útil cuando los grandes errores son

particularmente indeseables.

El MAE y el RMSE se pueden usar de forma conjunta para diagnosticar la

variación en los errores en un conjunto de pronósticos. El RMSE siempre será

mayor o igual al MAE; Cuanto mayor sea la diferencia entre ellos, mayor será la

varianza en los errores individuales en la muestra. Si el RMSE es igual al MAE,

entonces todos los errores son de la misma magnitud. Tanto el MAE como el

RMSE pueden variar de 0 a infinito. Son puntuaciones orientadas negativamente:

los valores más bajos son mejores.

Se ha efectuado el período de muestra durante un tiempo determinado, el valor

referencial es el nominal de la carga, el cual es especificado por el fabricante y

viene grabado en cada dispositivo. En las siguientes tablas dicho valor variará

dependiendo del tipo de carga a medir, mediante el cálculo respectivo: (W x horas

x Día) / 1000, se obtiene un valor teórico, expresado en kWh, lo cual es validado

por el proceso de pruebas de errores antes mencionado. Si bien es cierto en la

práctica podemos obtener valores mucho más pequeños, es relativamente normal,

pues el valor nominal de consumo refiere a la máxima potencia que puede

consumir la carga.

63

A continuación, se define una tabla donde se tomaron muestras durante 30

minutos, en un intervalo de tiempo de 2 minutos. Se uso para este caso una

secadora de pelo, cuya potencia nominal es de 1000W, se procedió a utilizar la

primera velocidad como referente, con un amperaje máximo y constante de 4.7 A.

Se han aplicado ambos métodos de pruebas de errores.

Cuadro 9 Tabla de Muestras Secadora

Tabla de muestras Tiempo de medición: 30 minutos

Número de muestra

Intervalo de tiempo (minutos)

Ítem Secadora de pelo

Smart Monitor

113V - 4,7A kWh: 0,531

1 0 - 2

Voltaje: 110V Frecuencia: 60Hz

Watts: 1000W kWh: 1

KW por minuto: 0,0166

0,019

2 2 - 4 0,038

3 4 - 6 0,057

4 6 - 8 0,076

5 8 - 10 0,095

6 10 - 12 0,114

7 12 - 14 0,133

8 14 - 16 0,152

9 16 - 18 0,171

10 18 - 20 0,19

11 20 - 22 0,209

12 22 - 24 0,228

13 24 - 26 0,247

14 26 - 28 0,266

15 28 - 30 0,285



Se procedió con la medición en tiempo real del voltaje y amperaje, con la finalidad

de realizar el cálculo necesario para obtener los Vatios, kWh y KW por minutos,

todo para comparar los resultados obtenidos desde el prototipo toma corriente. En

64

la siguiente figura se podrá apreciar de mejor manera la diferencia entre los

valores teóricos y los reales tomados por el tomacorriente inteligente. Los valores

obtenidos por el prototipo se encuentran en color azul mientras que, los

referenciales de color naranja.

Figura 30 Gráficas de consumo Secadora



0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 - 2 2 - 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 -12

12 -14

14 -16

16 -18

18 -20

20 -22

22 -24

24 -26

26 -28

28 -30

Consumo Secadora

Series1 Series2

65

Cuadro 10 Prueba de Error RMSE & MAE

N Yt Yp (Yt - Yp)

ABS (Yt - Yp) ²

ABS

1 0,0177 0,019 0,0013 0,00000169

2 0,0354 0,038 0,0026 6,76E-06

3 0,0531 0,057 0,0039 0,00001521

4 0,0708 0,076 0,0052 0,00002704

5 0,0885 0,095 0,0065 4,225E-05

6 0,1062 0,114 0,0078 0,00006084

7 0,1239 0,133 0,0091 8,281E-05

8 0,1416 0,152 0,0104 0,00010816

9 0,1593 0,171 0,0117 0,00013689

10 0,177 0,19 0,013 0,000169

11 0,1947 0,209 0,0143 0,00020449

12 0,2124 0,228 0,0156 0,00024336

13 0,2301 0,247 0,0169 0,00028561

14 0,2478 0,266 0,0182 0,00033124

15 0,2655 0,285 0,0195 0,00038025

Total 0,156 0,0020956

MAE 0,01

RMSE 0,011820



Como se observa, en este caso el error amplificado a través de RMSE nos muestra

una magnitud de falla del 0.0118%, es decir a penas mayor al MAE con un 0.01%

de error medio absoluto. Esto quiere decir que el error es mínimo en el proceso

de medición. En el campo Yt se muestran los valores obtenidos mediante el

cálculo de un valor referencial en ese lapso (definidos en kWh), teniendo en cuenta

el intervalo de 2 minutos. Su función es compararlos contra los valores que

muestra el prototipo en el mismo intervalo de tiempo mientras realiza la medición

del consumo, mismos ubicados en el campo Yp.

66

En esta ocasión se utilizó como objeto de prueba, un horno tostador, cuyo

consumo varía con respecto al tiempo que es utilizado. Se obtuvo una medición

de campo de 113v y un amperaje de 2.5 A, con respecto al cálculo del Kilovatio

por hora, este nos mostró un valor de 0.2825 kWh.

Cuadro 11 Tabla de Muestras de Horno Tostador

Tabla de muestras Tiempo de medición: 30 minutos

Número de muestra

Intervalo de tiempo (minutos)

Ítem Horno tostador

Smart Monitor

113V - 2,5A kWh: 0,2825

1 0 - 2

Voltaje: 120V Frecuencia: 60Hz

Watts: 650W kWh: 0,65

KW/m: 0,0108

0,0151

2 2 - 4 0,0302

3 4 - 6 0,0453

4 6 - 8 0,0604

5 8 - 10 0,0755

6 10 - 12 0,0906

7 12 - 14 0,1057

8 14 - 16 0,1208

9 16 - 18 0,1359

10 18 - 20 0,151

11 20 - 22 0,1661

12 22 - 24 0,1812

13 24 - 26 0,1963

14 26 - 28 0,2114

15 28 - 30 0,2265

Watts 282,5

kWh 0,2825

kW/minuto 0,004708333



67

A partir de la toma de muestras manual con respecto a voltaje, amperaje y

posterior cálculo para obtener el kWh, se procedió a la comparación de dichos

resultados versus los datos obtenidos del prototipo de medición. A continuación,

se muestra la tabla de error RMSE. En la siguiente Figura 31 Gráficas de

Consumo Horno, podremos visualizar gráficamente el consumo del horno tostado,

para tener una mejor apreciación entre la diferencia de valores obtenidos vs los

calculados mediante formula. Los valores teóricos se encuentran representados

por el color azul mientras que los obtenidos por el prototipo se evidencian en color

naranja.

Figura 31 Gráficas de Consumo Horno



0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0 - 2 2 - 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 -12

12 -14

14 -16

16 -18

18 -20

20 -22

22 -24

24 -26

26 -28

28 -30

Consumo Horno Tostador

Series1 Series2

68

Cuadro 12 Prueba de error RMSE & MAE

N Yt Yp (Yt - Yp) ABS (Yt - Yp) ² ABS

1 0,00941667 0,0151 0,00568333 3,23E-05

2 0,01883333 0,0302 0,01136667 0,0001292

3 0,02825 0,0453 0,01705 0,0002907

4 0,03766667 0,0604 0,02273333 0,0005168

5 0,04708333 0,0755 0,02841667 0,00080751

6 0,0565 0,0906 0,0341 0,00116281

7 0,06591667 0,1057 0,03978333 0,00158271

8 0,07533333 0,1208 0,04546667 0,00206722

9 0,08475 0,1359 0,05115 0,00261632

10 0,09416667 0,151 0,05683333 0,00323003

11 0,10358333 0,1661 0,06251667 0,00390833

12 0,113 0,1812 0,0682 0,00465124

13 0,12241667 0,1963 0,07388333 0,00545875

14 0,13183333 0,2114 0,07956667 0,00633085

15 0,14125 0,2265 0,08525 0,00726756

Total 0,682 0,04005234

MAE 0,05

RMSE 0,051674



Al analizar los resultados obtenidos, es evidente que ha aumentado el porcentaje

de error con respecto al objeto anterior, evidenciando un RMSE de 0.0516 versus

un error medio absoluto de 0.05, establecido dentro del límite permitido de

medición. De igual manera en esta ocasión, el campo Yt se muestran los valores

obtenidos mediante el cálculo de un valor referencial en ese lapso (definidos en

kWh), teniendo en cuenta el intervalo de 2 minutos. Su función es compararlos

contra los valores que muestra el prototipo en el mismo intervalo de tiempo

mientras realiza la medición del consumo, mismos ubicados en el campo Yp.

69

ENCUESTA DE SATISFACCIÓN

Población y Muestra

Se ha definido como población a los residentes de la manzana 947 de la

urbanización Ciudad del Río 2, ubicada en la Av. Narcisa de Jesús cuya población

finita será de 49 personas. En base a lo antes mencionado, se aplicará el cálculo

respectivo para determinar la muestra necesaria, la cual será encuestada. Todo

con la finalidad de medir el nivel de aceptación y satisfacción de un sistema que

permita gestionar remotamente una carga eléctrica y/o luminarias, además de

supervisar su respectivo consumo energético.

Se define entonces de la siguiente manera:

n = muestra.

M = Población.

E = Margen de error del 5%.

𝑛 =𝑁

𝐸2(𝑁 − 1) + 1

𝑛 =49

0.052(49 − 1) + 1

𝑛 =49

0.0025(48) + 1

𝑛 =49

0.12 + 1= 43.75

En esta ocasión la población resultó significativamente pequeña (49 personas), se

procede a tomar la misma como muestra y por consiguiente a realizar las

respectivas encuestas.

70

Preguntas Contestadas

Encuestas A Residentes

1.- ¿Qué dispositivo utiliza usted para conectarse a internet

frecuentemente?

Cuadro 13 Resultados de Pregunta 1

N.º Mediante Residentes Frecuencia %

1 Tablet 14 30%

2 Celular 35 70%

3 Otros 0 0%

TOTAL 49 100% Fuente: Urbanización Ciudad del Rio 2

Elaborado por Helen Toala, Daniel Guerrero

Figura 32 Pregunta 1

Fuente: Urbanización Ciudad del Rio 2


Análisis

El 30% de los residentes encuestados utiliza como dispositivo para conectarse a

la Internet, una Tablet. El 70% usa de forma más recurrente el celular.

30%

70%

1.- ¿Qué dispositivo utiliza usted para conectarse a internetfrecuentemente?

Tablet

Celular

Otros

71

2.- En caso de haber seleccionado celular o Tablet. ¿Qué Sistema

Operativo utiliza?



1 Android 42 85%

2 iOS 7 15%

3 Symbian 0 0%






Análisis

En la pregunta 2 de la encuesta realizada a los residentes del sector, el 85% nos

refleja que utilizan el sistema operativo Android, mientras que el 15% restante

utiliza sistema iOS, nadie usa Symbian.

85%

15%

2.- En caso de haber seleccionado celular o Tablet. ¿QuéSistema Operativo utiliza?

Android

Ios

Symbian

72

3.- ¿Usted invertiría en tecnología que le ofrezca ahorro energético,

económico y seguridad?



1 Si 32 65%

2 No 7 15%

3 Tal vez 10 20%






Análisis

El 65% de los encuestados estarían dispuestos a invertir en tecnología que les

ofrezca ahorro de energía en su hogar, mientras que el 15% respondieron que no,

y el 20% tal vez.

65%

15%

3.- ¿Usted invertiría en tecnología que le ofrezca ahorroenergético, económico y seguridad?

Si

No

Tal vez

73

4.- ¿Usted estaría dispuesto a utilizar una aplicación que le ayude con el

encendido y apagado automático de las luces de su vivienda desde el lugar

que usted se encuentre?

Cuadro 16 Resultadas de Pregunta 4


1 Si 42 85%

2 No 7 15%

3 Tal vez 0 0%




Análisis

La mayor parte de la población estaría dispuesto a utilizar una aplicación para el

sistema automatizado de luces es sus hogares, que sería el 85% de los residentes,

mientras que el 15% responde que no, lo que respalda nuestro proyecto.

85%

15%

4.- ¿Usted estaría dispuesto a utilizar una aplicación que le ayudecon el encendido y apagado automático de las luces de suvivienda desde el lugar que usted se encuentre?

Si

No

Tal vez

74

5.- ¿Cuántas personas conviven en su domicilio?

Cuadro 17 Resultados de pregunta 5


1 1 a 2 personas 34 70%

2 3 a 4 personas 10 20%

3 5 o más 5 10%

TOTAL 49 100%






Análisis

En el 70% de los residentes encuestados nos indican que residen no más de dos

personas por vivienda, el 20% viven de 3 a 4 personas, mientras que en el 10%

viven más de 5.

70%

20%


1 a 2

3 a 4

5 o más

75

6.- ¿Usted lleva control del consumo de energía eléctrica de su vivienda?



1 Si 10 20%

2 No 25 50%

3 No me había percatado 14 30%

TOTAL 49 100%






Análisis

La mitad de los encuestados no llevan control alguno de cuanto consumen de

energía eléctrica, el 20% si, mientras que el 30% restante indican que no se habían

percatado de ello.

20%

50%

6.- ¿Usted lleva control del consumo de energía eléctricade su vivienda?

si

no

no me habia percatado

76

7.- ¿Usted cree que, si conoce el consumo diario de energía eléctrica de su

vivienda, crearía un nuevo habito de ahorro eléctrico?



1 Si 25 50%

2 No 10 20%

3 Tal vez 14 30%






Análisis

El 50% de la población responden que si crearían un nuevo habito de ahorro

electico si llegan a notar cuanto consumen de energía a diario, 30% indican que

tal vez lo hagan, y el 20% restante opinan que no.

50%

20%

7.- ¿Usted cree que si conoce el consumo diario de energíaeléctrica de su vivienda, crearía un nuevo habito de ahorroeléctrico?

si

no

tal vez

77

8.- ¿En qué actividad del hogar consume más energía eléctrica?



1 Iluminación 25 50%

2 Enfriamiento A/C 5 10%

3 Electrodomésticos 19 40%

TOTAL 49 100%






Análisis

La mitad de los residentes encuestados indican que el mayor consumo de energía

eléctrica que tienen en sus hogares es en la parte de la iluminación, el otro 40%

en electrodomésticos, y el 10% en enfriamiento.

50%

10%


Iluminación

Enfriamiento a/c

Electrodomésticos

78

9.- ¿Usted cree útil el uso de tecnologías de control y domótica en el hogar

para mejorar la administración de consumo de energía eléctrica?



1 Muy útil 35 70%

2 Poco útil 7 15%

3 Nada útil 7 15%

TOTAL 49 100%




Análisis

El 70% de los residentes ven muy útil el uso de tecnología domótica en sus

hogares para llevar un mejor control de energía eléctrica de sus casas, el 15%

lees parece poco útil, y el otro 15% indican que no es necesario lo que respalda

nuestro proyecto.

70%

15%

9.- ¿Usted cree útil el uso de tecnologías de control y domótica enel hogar para mejorar la administración de consumo de energíaeléctrica?

Muy útil

Poco útil

Nada útil

79

10.- ¿Estaría usted interesado en implementar un sistema de

automatización en su hogar?



1 Muy interesado 35 70%

2 Poco interesado 12 25%

3 Nada interesado 2 5%

TOTAL 49 100%






Análisis

La mayor parte de los usuarios estarían interesados en el uso de un sistema de

automatización en sus hogares, el 25% no está del todo interesado, y el ultimo 5%

no está nada interesado.

70%

25%

10.- ¿Estaría usted interesado en implementar un sistema deautomatización en su hogar?

Muy interesado

Poco interesado

Nada interesado

80

PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS

Para conseguir la información requerida se utilizó la observación directa del sector

y luego se procedió a la encuesta realizada a los habitantes de las viviendas

residenciales.

La información científica que justifica las aseveraciones vertidas en este

documento ha sido obtenida de libros, folletos, páginas web de lugares

reconocidos y autores versados en los temas investigados.

Se utilizó para procesar nuestra investigación los programas Word,

Excel, internet.

Se utilizó la técnica de la encuesta por medio de un formulario de

preguntas dirigido a los residentes de las viviendas.

Se elaboró cuadros y gráficos estadísticos en una hoja de cálculo.

Análisis de resultados.

Por ende, se llevó a cabo la codificación de la información obtenida de la

investigación en donde se clasificó y se ordenó este de acuerdo con la información

bibliográfica. Y las encuestas realizadas se mostraron de manera cuantitativa.

Las opiniones discutidas en los instrumentos que se anexa mediante la encuesta

reflejan la realidad como se ve la necesidad de mejorar el ahorro de energía

eléctrica en las viviendas. Para el desarrollo de nuestro análisis e interpretación

de los resultados se presentan en cuadros y gráficos con sus respectivas lecturas,

contribuciones teóricas y conclusiones parciales por cada pregunta que se realizó

en la encuesta.

El propósito de esta investigación mediante las encuestas es analizar y definir las

necesidades que tienen los usuarios sobre el consumo de energía eléctrica, y la

importancia de su ahorro. La aplicación de un sistema automatizado en los

hogares mejorará el ahorro de energía eléctrica y por ende su economía.

81

En el cuestionamiento número 1, el 70% de los encuestados denota una

preferencia hacia el uso de dispositivos celulares para una conexión a Internet,

mientras que el 30% restantes la prefiere mediante tabletas. Esto nos indica la

factibilidad de una conexión de red por parte del usuario.

La pregunta 2 con respecto al primer cuestionamiento, nos muestra qué además

de la preferencia por el uso de celulares, el sistema operativo preferido del usuario

es Android con un 85% por encima del 15% de iOS. Esto nos demuestra la

viabilidad en la compatibilidad del proyecto para dicho sistema.

Analizando los resultados obtenidos en la pregunta 3, se observa un notorio

interés por parte del usuario con un 65% de interés por acceder a tecnologías que

le brinden una forma de conocer cuánto consumen en electricidad y por ende

cuanto es el costo de dicho consumo. Por otro lado, el 20% indicó que tal vez haría

uso de la aplicación, sin mostrar certeza. El 15% no mostró estar interesado.

Con respecto al uso de una aplicación para la gestión remota del sistema de

iluminación, en la pregunta 4, el 85% de los encuestados estuvo de acuerdo con

la utilización de esta al parecerles interesante, ya que evita la molestia de

acercarse al interruptor para apagar las luces. El 15% restante no estuvo de

acuerdo.

En la pregunta 5, el 70% de los consultados indican que en su domicilio solo

habitan de 1 a 2 personas, el 20% de 3 a 4 individuos, mientras que el 10% de 5

o más. Esta consulta es útil para tener una idea de la proporción que podría tener

el consumo eléctrico en cada hogar, lo que influiría en el uso o no del sistema.

Cuando se consultó sobre si los encuestados llevaban actualmente un control

sobre el consumo eléctrico en su vivienda, en la pregunta 6, el 20% se pronunció

favorablemente, mientras que el 50% indicó no seguir ningún tipo de supervisión

sobre el mismo. Sin embargo, el 30% de los consultados respondió no haberse

percatado sobre cuanto están consumiendo en sus viviendas, lo que nos indica la

falta de interés sobre el ahorro energético en los hogares a la vez del

desconocimiento sobre la posibilidad de gastar menos dinero por este motivo.

82

En la pregunta 7, el 50% de los encuestados indicó que si tuvieran conocimiento

de cuánto dinero están gastando por motivo de consumo eléctrico, fomentaría un

hábito de ahorro energético sin duda. El 20% indicó no generaría un nuevo hábito

de ahorro, el 30$ se mostró con dudas al respecto, dejando la posibilidad abierta.

Al consultarle a las personas sobre qué actividad de sus hogares presentan una

mayor cantidad de consumo eléctrico o uso diario, en la pregunta 8, el 50%

respondió que el sistema de iluminación es imprescindible, el 10% indicó que el

sistema de enfriamiento es el que más consume en su hogar, mientras que el 40%

restantes sugirió que la concentración de consumo eléctrico se evidencia en los

electrodomésticos. Estos resultados indican que de ser posible la gestión eléctrica

de las actividades que mayor consumo eléctrico efectúan, se evidenciaría un

ahorro financiero importante en las planillas de los encuestados.

En el cuestionamiento 9, el 70% de los consultados indicó que sería muy útil el

uso de tecnologías de control que permitan administrar el consumo eléctrico, el

15% sugirió su poca utilidad mientras que el 15% restante indicó que sería nada

útil. En su mayoría están de acuerdo en que, de existir la posibilidad de llevar un

mejor control de consumo energético y por ende financiero su uso sería

perfectamente viable y conveniente.

Finalmente, en la pregunta 10, el 70% de los encuestados respondió estar muy

interesados en la implementación de un sistema que permita automatizar su

hogar, mejorando el confort en el mismo. El 25% mostró poco interés en dicha

implementación mientras que el 5% evidenció un interés nulo en la misma.

En general la mayoría de encuestados mostraron un genuino interés en un

prototipo que les permita gestionar de manera remota los objetos del hogar, así

mismo que les brinden información sobre el consumo eléctrico y financiero en

tiempo real de los mismos. Según los resultados, la mayoría de consultados

83

poseen celulares con sistema operativo Android, lo que evidencia la familiarización

con tecnología móvil y acceso a redes inalámbricas. Así mismo la finalidad de este

trabajo de titulación es proveer la posibilidad de que el usuario fomente una cultura

de ahorro eléctrico-financiero, mejorando su calidad de vida y una mejor gestión

de sus recursos a la vez que contribuye con el confort y permite mejorar la calidad

de vida de las personas.

84

CAPITULO IV

CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL PRODUCTO O

SERVICIO

En este último capítulo, se detalla los aspectos de aceptación y validación de la

propuesta, además el mismo culmina con las conclusiones y recomendaciones del

proyecto.

El presente proyecto tecnológico fomentará el ahorro energético en las viviendas,

entiéndase luminarias, así como cualquier carga eléctrica que no supere el límite

de medición establecido dentro de la presente propuesta. La supervisión del

consumo energético de los equipos será factible, por medio de la creación de una

aplicación para dispositivos móviles que cuenten con el sistema Android.

Dicha aplicación será la encargada de interactuar con la placa NodeMCU que a

su vez contiene los sensores necesarios para realizar la gestión, enviando los

datos registrados hacia la misma de tal manera que el abonado pueda acceder a

ellos en cualquier instante. Esta brindará la facilidad de gestión al abonado, de

igual manera mayor comodidad para promover la economización y visualización

del consumo de energía de los electrodomésticos conectados a la red eléctrica.

85

Cuadro 23 Criterios de Aceptación

RENDIMIENTO CRITERIOS DE APROBACION

Accesibilidad

Permite que el usuario pueda acceder de forma

sencilla a la aplicación móvil, muestra datos de

consumo eléctrico a través de dispositivos

electrónicos y software que fueron anteriormente

programados.

A los ojos del usuario final es didáctica y sencilla.

Medición de consumo Sensor correctamente calibrado, el tiempo de

medición es idóneo.

Control

Facilidad de manejo para el usuario, brinda

rapidez al usuario con respecto a

encendido/apagado de luminarias domésticas y

otras cargas eléctricas, desde cualquier lugar del

hogar además de permitir regular la intensidad

lumínica de las mismas.

La aplicación utiliza recursos de hardware y

software para mayor eficiencia en su manejo y así

brindar un producto de rápida respuesta además

de útil.

Se utilizó el kit de desarrollo NodeMCU junto con

ESP32 por sus bondades técnicas, las cuales

facilitan la gestión de ambos dispositivos.

Interacción

Se gestiona por medio de red Wi-Fi, posee una

interfaz gráfica, contiene un diseño sencillo y

cómodo, para facilitar la interacción entre el

usuario y la aplicación.

Compatibilidad

Es compatible con el sistema operativo móvil

Android, a partir de la versión 5.

86

Configuración de red

Ambos prototipos se conectan vía Bluetooth a la

aplicación para la gestión del direccionamiento

estático de red, una vez configurada la interfaz

inalámbrica, toda la gestión se realiza a través de

la red Wi-Fi del cliente.

Almacenamiento

La base de datos que utiliza es Tinydb, simple y

funcional precisa para este tipo de proyectos. Esta

mostrará los datos en pantalla mientras la

aplicación este abierta y el botón de consumo sea

pulsado.

Consulta de datos Tiempo de consulta desde la app de 1-2 segundos



Cuadro 24 Matriz de Satisfacción

Criterios

Rangos

Resultado

¿Cree usted que es fácil

utilizar la aplicación que

controle las luminarias

del hogar?

Alto

Medio

Bajo

ALTO

La aplicación es fácil de

usar sin necesidad de

leer manuales.

Alto

Medio

Bajo

ALTO

La aplicación cuenta con

almacenamiento de

datos.

Alto

Medio

Bajo

MEDIO

87

La aplicación nos

muestra valores de

consumo.

Alto

Medio

Bajo

ALTO

El prototipo ofrece

seguridad, ahorro, y bajo

costo

Alto

Medio

Bajo

ALTO

El prototipo nos ofrece

ahorro de energía

eléctrica

Alto

Medio

Bajo

ALTO

¿Recomendaría usted el

producto que este

trabajo de titulación

ofrece?

Alto

Medio

Bajo

ALTO



88

CONCLUSIONES

Se desarrollan ambos prototipos partiendo de los esquemas de sus

circuitos previamente definidos, teniendo como base de estos la tarjeta

NodeMCU con ESP32, gracias a esta placa con sistema embebido, se

logró crear de forma accesible la conexión digital entre el usuario y los

objetos del hogar.

Se define la configuración de los sistemas integrados para la elaboración

del proyecto. Por medio de la investigación realizada con respecto a las

características, funcionamiento y forma de utilización del sensor ACS712,

además del proceso para obtener los valores correctos del consumo de

una carga eléctrica, se logró demostrar la viabilidad del prototipo

realizando las respectivas pruebas de campo.

Ofrece comodidad al usuario final permitiéndole que, desde cualquier lugar

del hogar, sin tener que trasladarse a los interruptores del domicilio, pueda

activar el encendido/apagado, así como el control de la intensidad de

luminarias, de igual manera para la desconexión de cualquier carga

eléctrica que esté haciendo uso del prototipo.

Se demuestra que la utilización de la tecnología puede ser segura y de

bajo costo, para usuarios que aprecian su bienestar y comodidad. De igual

forma puede ayudar a fomentar el ahorro financiero del hogar por medio

del control del consumo eléctrico.

El ejecutable de la app fue creado sobre la plataforma App Inventor, la

misma que presenta los datos obtenidos desde la placa y almacena el

último dato.

Debido a las bondades del módulo BT low energy del ESP32, fue posible

facilitar la gestión IP de los dispositivos, teniendo en cuenta la necesaria

configuración estática para la perfecta comunicación de la app con los

prototipos. Las pruebas realizadas en varias locaciones, tanto de la carrera

como de los domicilios de los integrantes, se validaron de manera correcta

obteniendo los resultados deseados: medición, gestión,

activación/desactivación del flujo eléctrico de los módulos.

89

RECOMENDACIONES

Se recomienda lo siguiente para mejorar el proyecto de titulación:

Mostrar de manera gráfica valores de consumo energético, para que la

aplicación sea más amigable e intuitiva para el usuario, guardando datos

mensuales del consumo energético.

La creación de perfiles de usuario dentro de la aplicación, donde se permita

guardar de manera predeterminada la intensidad de la luz, por ejemplo.

Solventar la necesidad de mantener conectado el prototipo para evitar

perder datos del consumo.

Añadir la opción de reseteo lógico sin necesidad de cortar el paso de la

corriente del prototipo.

Podría añadirse la interoperabilidad al dispositivo para maximizar el

alcance de su uso hacia otros usuarios.

Actualmente el sensor de corriente ACS712 de los prototipos soporta la

entrada de intensidad de corriente de hasta 20 A, de ser necesario

actualizar a una versión que tolere el amperaje requerido.

Actualmente la aplicación junto con el prototipo ha sido probada dentro de

un entorno de red de área local sin salida a través de la Internet. Se sugiere

la factibilidad de almacenamiento en la nube, así mismo indagar, verificar

e implementar el proceso necesario para el acceso desde la autopista de

la información mediante la aplicación a los objetos del hogar.

Este proyecto a futuro deberá contar con un servidor centralizado para la

gestión de almacenamiento y distribución de los datos.

90

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Anexo 1: Cronograma del Proyecto

ANEXO 1.-


FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICA

INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

Encuesta a los Residentes

Instrucciones: Lea con atención, marque con una X la respuesta que usted convenga.

1.- ¿Qué dispositivo utiliza usted para conectarse a internet frecuentemente?

Tablet Celular Otros

2.- En caso de haber seleccionado celular o Tablet. ¿Qué Sistema Operativo utiliza?

Android iOS Symbian

3.- ¿Usted invertiría en tecnología que le ofrezca ahorro energético, económico y seguridad?

Si No Tal vez

4.- ¿Usted estaría dispuesto a utilizar una aplicación que le ayude con el encendido y apagado automático de las luces de su vivienda desde el lugar que usted se encuentre?

Si No Tal vez


1 a 2 3 a 4 5 o más

6.- ¿Usted lleva control del consumo de energía eléctrica de su vivienda?

Si No No me había percatado

7.- ¿Usted cree que, si conoce el consumo diario de energía eléctrica de su vivienda, crearía un nuevo habito de ahorro eléctrico?

Si No Tal vez


Iluminación Enfriamiento a/c electrodomésticos

9.- ¿Usted cree útil el uso de tecnologías de control y domótica en el hogar para mejorar la administración de consumo de energía eléctrica?

Muy útil poco útil nada útil

F # 01

10.- ¿Estaría usted interesado en implementar un sistema de automatización en su hogar? Muy interesado Poco interesado Nada interesado

ANEXO 3

Manual de Usuario El objetivo principal de este documento no es otro sino el de facilitar la instalación, ejecución

y uso de la aplicación por parte del usuario final.

Instalación de Smarth_House

En primera instancia se procede a descargar el archivo Smarth_House.apk desde un servidor ftp:

Procedemos a ubicar la descarga y por consiguiente a ejecutar la aplicación para su instalación:

Al presionar la opción de instalar nos redirigirá a la sección de “orígenes desconocidos” para su

habilitación, la cual permitirá que la aplicación se instale de forma correcta.

Una vez habilitada dicha opción, instalaremos la aplicación de forma normal, podremos validar la

misma en nuestra pantalla de inicio.

Inicialización de la Aplicación

Al momento de abrir la aplicación esta indicará si deseamos permitir que encienda el bluetooth,

luego de brindarle dicho permiso pasará a mostrar tres apartados, buscar, agregar equipos e

historial.

Una vez mostrada la pantalla inicial, procederemos a dar tocar la opción de buscar e

inmediatamente nos mostrará, los dispositivos guardados y que se encuentren activos.

Una vez que seleccionemos el equipo a gestionar, en este caso “foco” nos mostrará la

siguiente ventana con las respectivas opciones.

Luego se procederá a presionar cualquier recuadro con diferentes tonalidades del amarillo

que, simboliza el nivel de intensidad con el que puede trabajar el foco en mención.

Al momento de seleccionar cualquier intensidad lumínica, se espera uno o dos segundos y

luego se procede a presionar el botón de consumo para que, el prototipo envíe los datos a

través de la red inalámbrica hacia la aplicación, permitiendo mostrarle al usuario los Kwh

consumidos y su valor en dólares, que respeta la tarifa oficial de $0.0936 establecida por el

gobierno.

Para guardar el último dato de consumo conocido o elegido por el usuario, basta con

mantener presionar el botón de consumo hasta sentir una pequeña vibración, es decir durante

unos 2 segundos. Para obtener acceso al historial, basta con presionar dicho botón ubicado

en la parte inferior de la pantalla.

Una vez tomado el consumo, se puede volver a la página principal y se observará de igual

manera el último dato guardado por el usuario, de tal forma que tenga de primera mano el

valor anterior en el momento que inicia la app. Además de esto, si se presiona el botón de

Apagar este a su vez enviará la señal de corte del flujo de corriente a la carga, haciendo que

se apague inmediatamente.

Registrando un dispositivo nuevo

Una vez que se presione el botón de “Agregar dispositivos”, la aplicación nos redirigirá a un

apartado donde procederemos a ingresar el nombre, direccionamiento estático, los datos de

conexión de la red Wi-Fi, SSID y Password. Así mismo nos dará la opción de elegir de que

“tipo” es nuestro dispositivo que agregar, si foco o toma. Guardamos los datos y luego

presionamos “connect”.

Luego podremos buscar el dispositivo ya guardado conforme a los primeros pasos de este

manual. El apartado de “Toma” nos mostrará la posibilidad de guardar y mostrar el consumo

con su valor en dólares, además de darnos la oportunidad de cortar el paso de la corriente y

desactivar el equipo.

Código Fuente #include <BLEDevice.h> //////// librerias BLE Bluetooth Low Energy #include <BLEServer.h> #include <BLEUtils.h> #include <BLE2902.h> #include <EEPROM.h> //// Librería para memoria EEPROM #include <WiFi.h> ///// LIBRERIAS WIFI #include <WiFiClient.h> #include <WebServer.h> #include <ESPmDNS.h> /// declaracion de variables WebServer server(80); int contconexion = 0; int cont = 0; char* ipStr ; char* maskStr ; char* gwStr ; char ssid[50]; char pass[50]; char host[50]; char IP[50]; char MASK[50]; char GW[50]; byte ip[4]; byte Mask[4]; byte gw[4]; IPAddress wifiIp, wifiMask, wifiGW; // Variable para almacenar la petición HTTP String header,g; String corriente; float Sensibilidad=0.648; //sensibilidad en V/A para nuestro sensor float offset=0.100; // Equivale a la amplitud del ruido int peakPower = 0; int aux = 0; double kilos = 0; // Assign output variables to GPIO pins const int output23 = 23; //rele encendido / apagado

// PMW LED intensidad #define LED_PIN 21 int freq = 5000; int ledChannel = 0; int resolution = 8; int dutyCycle = 0; //intensidad //float Sensibilidad=0.100; //sensibilidad en Voltios/Amperio para sensor de 5A y 0.100 V/A. 20A /////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////FUNCIONES////////////////////////////////// ///////////////////////////////////////////////////////////////// void handleRoot() { double corriente=get_corriente(); //int RMSPower = 110*corriente; //Calculates RMS Power Assuming Voltage 220VAC, change to 110VAC accordingly // kilos = kilos + (RMSPower * (2.05/60/60/1000)); //Calcula el kWh usado if(aux==0){ corriente = 0; } // String inf =String(corriente); String inf =String(kilos,4); server.send(200, "text/html", inf); } BLECharacteristic *pCharacteristic; bool deviceConnected = false; float txValue = 0; const int readPin = 22; // Use GPIO number. See ESP32 board pinouts const int LED = 2; // Could be different depending on the dev board. I used the DOIT ESP32 dev board. std::string rxValue; // Could also make this a global var to access it in loop() #define SERVICE_UUID "6E400001-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E" // UART service UUID #define CHARACTERISTIC_UUID_RX "6E400002-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E" #define CHARACTERISTIC_UUID_TX "6E400003-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E"

class MyServerCallbacks: public BLEServerCallbacks { void onConnect(BLEServer* pServer) { deviceConnected = true; }; void onDisconnect(BLEServer* pServer) { deviceConnected = false; } }; class MyCallbacks: public BLECharacteristicCallbacks { void onWrite(BLECharacteristic *pCharacteristic) { rxValue = pCharacteristic->getValue(); if (rxValue.length() > 0) { String dato; Serial.println("*********"); Serial.print("Received Value: "); for (int i = 0; i < rxValue.length(); i++) { Serial.print(rxValue[i]); dato = dato + rxValue[i]; } Serial.println(); Serial.println("dato recibido"); Serial.println(dato); if (cont == 0) { Serial.print("SSID:"); Serial.println(dato); grabar(0, dato); cont++; } else if (cont == 1) { Serial.print("password:"); Serial.println(dato); grabar(50, dato); cont++; } else if (cont == 2) { Serial.print("IP:"); Serial.println(dato); grabar(100, dato); cont++; } else if (cont == 3) { Serial.print("Mask:"); Serial.println(dato);

grabar(150, dato); cont++; } else if (cont == 4) { Serial.print("HOST:"); Serial.println(dato); grabar(200, dato); cont++; } else if (cont == 5) { Serial.print("GW:"); Serial.println(dato); grabar(250, dato); cont = 0; leer(0).toCharArray(ssid, 50); leer(50).toCharArray(pass, 50); leer(100).toCharArray(IP, 50); ipStr = IP; parseByte(ipStr, '.', ip, 4, 10); wifiIp = ip; leer(150).toCharArray(MASK, 50); maskStr = MASK; parseByte(maskStr, '.', Mask, 4, 10); wifiMask = Mask; leer(200).toCharArray(host, 50); leer(250).toCharArray(GW, 50); gwStr = GW; parseByte(gwStr, '.', gw, 4, 10); wifiGW = gw; Serial.println(ssid); Serial.println(pass); Serial.println(wifiIp); Serial.println(wifiMask); Serial.println(host); Serial.println(wifiGW); setup_wifi(); } Serial.println(); Serial.println("*********"); } } //-----------------Función para leer la EEPROM------------------------ String leer(int addr) { EEPROM.begin(512); byte lectura; String strlectura; for (int i = addr; i < addr + 50; i++) { lectura = EEPROM.read(i); if (lectura != 255) { strlectura += (char)lectura; } }

return strlectura; EEPROM.commit(); EEPROM.end(); } //////////convertir IP////////// void parseBytes(const char* str, char sep, byte* bytes, int maxBytes, int base) { for (int i = 0; i < maxBytes; i++) { bytes[i] = strtoul(str, NULL, base); // Convert byte str = strchr(str, sep); // Find next separator if (str == NULL || *str == '\0') { break; // No more separators, exit } str++; // Point to next character after separator } } //----------------Función para grabar en la EEPROM------------------- void grabar(int addr, String a) { EEPROM.begin(512); int tamano = a.length(); char inchar[50]; a.toCharArray(inchar, tamano + 1); for (int i = 0; i < tamano; i++) { EEPROM.write(addr + i, inchar[i]); } for (int i = tamano; i < 50; i++) { EEPROM.write(addr + i, 255); } EEPROM.commit(); EEPROM.end(); } void setup_wifi() { // Conexión WIFI Serial.println("IP:"); Serial.println(wifiIp); Serial.println("GW:"); Serial.println(wifiGW); Serial.println("Mask:"); Serial.println(wifiMask); Serial.println("ssid:"); Serial.println(ssid); Serial.println("pass:"); Serial.println(pass); if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { WiFi.disconnect(); }

if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { WiFi.persistent(false); WiFi.mode(WIFI_OFF); WiFi.mode(WIFI_STA); if (!WiFi.config(wifiIp, wifiGW, wifiMask)) { Serial.println("STA Failed to configure"); } WiFi.begin(ssid, pass); } Serial.println(""); Serial.println("WiFi connected."); Serial.println("IP address: "); Serial.println(WiFi.localIP()); server.begin(); } }; //----------------Función para grabar en la EEPROM------------------- void grabar(int addr, String a) { EEPROM.begin(512); int tamano = a.length(); char inchar[30]; a.toCharArray(inchar, tamano + 1); for (int i = 0; i < tamano; i++) { EEPROM.write(addr + i, inchar[i]); } for (int i = tamano; i < 50; i++) { EEPROM.write(addr + i, 255); } EEPROM.commit(); EEPROM.end(); } //////////convertir IP void parseByte(const char* str, char sep, byte* bytes, int maxBytes, int base) { for (int i = 0; i < maxBytes; i++) { bytes[i] = strtoul(str, NULL, base); // Converter to byte str = strchr(str, sep); // encuentra el siguiente separador if (str == NULL || *str == '\0') { break; // no más separadores, exit } str++; // apunta al siguiente carácter después del separador. } } //------------------------SETUP WIFI----------------------------- void setup_Wifi() { // Conexión WIFI Serial.println("IP:");

Serial.println(wifiIp); Serial.println("GW:"); Serial.println(wifiGW); Serial.println("Mask:"); Serial.println(wifiMask); Serial.println("ssid:"); Serial.println(ssid); Serial.println("pass:"); Serial.println(pass); IPAddress local_IP(10, 64, 9, 38); IPAddress gateway(10, 64, 9, 20); IPAddress subnet(255, 255, 0, 0); if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { WiFi.disconnect(); } if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { WiFi.persistent(false); WiFi.mode(WIFI_OFF); WiFi.mode(WIFI_STA); if (!WiFi.config(wifiIp, wifiGW, wifiMask)) { Serial.println("STA Failed to configure"); } WiFi.begin(ssid, pass); } Serial.println(""); Serial.println("WiFi connected."); Serial.println("IP address: "); Serial.println(WiFi.localIP()); server.begin(); } //-----------------Función para leer la EEPROM------------------------ String leerE(int addr) { EEPROM.begin(512); byte lectura; String strlectura; for (int i = addr; i < addr + 50; i++) { lectura = EEPROM.read(i); if (lectura != 255) { strlectura += (char)lectura; } } return strlectura; EEPROM.commit(); EEPROM.end(); } /////////Guardar configuracion

void guardarConfig () { leerE(0).toCharArray(ssid, 50); leerE(50).toCharArray(pass, 50); leerE(100).toCharArray(IP, 50 ); ipStr = IP; parseByte(IP, '.', ip, 4, 10); wifiIp = ip; leerE(150).toCharArray(MASK, 50); maskStr = MASK; parseByte(MASK, '.', Mask, 4, 10); wifiMask = Mask; leerE(200).toCharArray(host, 50); leerE(250).toCharArray(GW, 50); gwStr = GW; parseByte(GW, '.', gw, 4, 10); wifiGW = gw; setup_Wifi(); } void setup() { Serial.begin(115200); EEPROM.begin(512); pinMode(LED, OUTPUT); // Initialize the output variables as outputs pinMode(output23, OUTPUT); // Set outputs to LOW digitalWrite(output23, HIGH); ledcSetup(ledChannel, freq, resolution); ledcAttachPin(LED_PIN, ledChannel); ledcWrite(ledChannel, dutyCycle); Serial.println("Configurando"); // Create the BLE Device BLEDevice::init("Toma01"); // Give it a name // Create the BLE Server BLEServer *pServer = BLEDevice::createServer(); pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks()); // Create the BLE Service BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID); // Create a BLE Characteristic pCharacteristic = pService->createCharacteristic( CHARACTERISTIC_UUID_TX, BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY );

pCharacteristic->addDescriptor(new BLE2902()); BLECharacteristic *pCharacteristic = pService->createCharacteristic( CHARACTERISTIC_UUID_RX, BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE ); pCharacteristic->setCallbacks(new MyCallbacks()); // Start the service pService->start(); // Start advertising pServer->getAdvertising()->start(); Serial.println("Waiting a client connection to notify..."); //guardarConfig(); guardarConfig (); EEPROM.commit(); EEPROM.end(); server.on("/", handleRoot); server.on("/on",led_on); server.on("/off",led_off); server.on("/color", []() { dutyCycle =server.arg("L").toInt(); ledcWrite(ledChannel, dutyCycle); if(dutyCycle < 20){ digitalWrite(output23, HIGH); aux= 0; } if(dutyCycle > 19){ digitalWrite(output23, LOW); aux=1; } // server.send(200, "text/plain", "OK" ); }); server.begin(); } void led_on(){ digitalWrite(output23, LOW); aux = 1; // paginaIN(); } void led_off(){ digitalWrite(output23, HIGH); aux = 0; // paginaIN(); }

void loop() { server.handleClient(); if (deviceConnected) { //si se desea mandar valor por ble descomentar txValue = get_corriente(); // Convierte el valor a una matriz char: char txString[8]; // dtostrf(txValue, 1, 2, txString); // float_val, min_width, digits_after_decimal, char_buffer pCharacteristic->setValue(txString); // pCharacteristic->notify(); // envía el valor a la app //Serial.print("*** Sent Value: "); //Serial.print(txString); Serial.println(" ***BLE ON*****"); } double dat = get_corriente() ; Serial.println(analogRead(34)); Serial.println(aux); if (dat > 0.29){dat = dat*1.5;} if (dat <= 0.29){dat = dat*0.4;} if (aux == 0){dat = 0;} Serial.println(dat); int RMSPower = 110*dat; // Calcula la potencia RMS suponiendo un voltaje de 110 VCA, cambiar dependiendo del caso. kilos = kilos + (RMSPower * (2.05/60/60/1000)); //Calculate kilowatt hours used Serial.println("Kwh:");Serial.println(kilos,4); //delay(1000); } /////////// float get_corriente() { float voltajeSensor; float corriente=0;

long tiempo=millis(); float Imax=0; float Imin=0;int ax =0; voltajeSensor = analogRead(34); if(voltajeSensor > 0){ ax=1; while(millis()-tiempo<1000)//realizamos mediciones durante 0.5 segundos { voltajeSensor = analogRead(34) * (5.0 / 4095.0);//lectura del sensor corriente=0.9*corriente+0.1*((voltajeSensor-2.57)/0.100); //Ecuación para obtener la corriente if(corriente>Imax)Imax=corriente; if(corriente<Imin)Imin=corriente; }} float res = (((Imax-Imin)/2)-offset)-3.6* ax; if (res < 0){return res* ax * (-1);} return res; ax=0; }

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