VICERRECTORADO ACADÉMICO FACULTAD DE...
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UNIVERSIDAD YACAMBÚ VICERRECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
SISTEMA DE CONTROL DOMÓTICO CON INTERFAZ EN ANDROID
UTILIZANDO TECNOLOGÍA WI-FI PARA EL CONTROL Y MONITOREO DE LOS RECURSOS DEL HOGAR
Autor: Mario Mendoza Tutor: Saúl Moreno
Cabudare, Enero de 2018
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UNIVERSIDAD YACAMBÚ VICERRECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
SISTEMA DE CONTROL DOMÓTICO CON INTERFAZ EN ANDROID UTILIZANDO TECNOLOGÍA WI-FI PARA EL CONTROL Y MONITOREO
DE LOS RECURSOS DEL HOGAR Trabajo de Grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero
Electrónico en Computación
Autor: Mario Mendoza Tutor: Saúl Moreno
Cabudare, Enero de 2018
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APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi carácter de Tutor Académico del Trabajo de Grado: Sistema De
Control Domótico Con Interfaz En Android Utilizando Tecnología Wi-Fi Para
El Control Y Monitoreo De Los Recursos Del Hogar, presentado por la
ciudadana: Mario Mendoza, titular de la Cédula de Identidad Nº 23.850.761,
para optar al título de: Ingeniero Electrónico en Computación, considero que
dicho trabajo reúne los requisitos necesarios, para ser sometido a la
presentación pública y evaluación por parte del jurado examinador que se
designe.
En la ciudad de Cabudare a los dieciséis (16) días del Mes de Diciembre
de 2017.
____________________________ Ing. Saúl Moreno
C.I.
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DECLARACION DE AUTORIA
Quien suscribe, Mario Alexander Mendoza Gomez, titular de la Cédula de
Identidad No. 23.850.761, hace constar que es la autora del Trabajo de
Grado, titulado: ”Sistema De Control Domótico Con Interfaz En Android
Utilizando Tecnología Wi-Fi Para El Control Y Monitoreo De Los Recursos
Del Hogar”, el cual constituye una elaboración personal realizada únicamente
con la dirección del tutor de dicho trabajo, Ing. Saúl Moreno, titular de la
Cédula de Identidad No. ; En tal sentido, manifiesto la originalidad de la
conceptualización del trabajo, interpretación de los datos y la elaboración de
las conclusiones, dejando establecido que aquellos aportes intelectuales de
otros autores se han referenciado debidamente en el texto del mismo.
En la ciudad de Barquisimeto, a los dos (2) días del mes de Diciembre del
año 2017.
____________________________ Mario A. Mendoza G.
C.I. 23.850.761
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ÍNDICE GENERAL
pp.
LISTA DE CUADROS vi
LISTA DE GRÁFICOS vii
RESUMEN ix
INTRODUCCIÓN 1
Objetivos de la Investigación 3
Estudios Previos 4
Revisión Documental y Electrónica 7
DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 13
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 47
Conclusiones 47
Recomendaciones 47
REFERENCIAS 48
ANEXOS 51
A. Hojas de Datos de componentes utilizados
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LISTA DE CUADROS
CUADRO pp.
1 Pruebas y resultados de la
aplicación Android.
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2 Pruebas y resultados del Módulo de
supervisión y control central.
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3 Componentes del Módulo de
supervisión y control central
31
4 Pruebas y resultados del módulo de
elementos finales.
37
5 Pruebas y resultados del módulo de
elementos primarios.
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LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICO pp.
1 Esquema del proyecto. 13
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Diagrama de bloque general del sistema.
Inicio de sesión Aplicación Android.
Menú principal Aplicación Android.
Fragmento Luces Aplicación Android.
Fragmento Aspersores Aplicación Android.
Fragmento Seguridad Aplicación Android.
Fragmento Ventilación Aplicación Android.
Fragmento Temperatura y Humedad Aplicación Android.
Fragmento Nivel Tanque Aplicación Android.
Fragmento Puerta Garaje Aplicación Android.
Fragmento Gas Ambiente Aplicación Android.
Diagrama de Flujo Aplicación Android.
Registros de la base de datos en Firebase
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15 Módulo de supervisión y control central 30
16 Diagrama de flujo módulo de supervisión y control
central
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17 Esquema luces 33
18 Esquema aspersores 34
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Esquema ventilador
Esquema puerta garaje
Diagrama de flujo hilo cambio cargas
Consola Raspberry estado de luces
Encendido de luces del hogar
Consola Raspberry estado de puerta del garaje
Consola Raspberry estado de ventilación
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Encendido de aspersores.
Trama sensor DHT11
Diagrama de flujo actualización temperatura y humedad
Esquema conexión temperatura y humedad
Diagrama de flujo actualización presencia
Esquema conexión movimiento
Diagrama de flujo actualización nivel
Esquema conexión nivel
Diagrama de flujo actualización MQ2 y Luminosidad
Esquema conexión MQ2 y luminosidad
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UNIVERSIDAD YACAMBÚ VICERRECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
Línea de Investigación: Tecnología de la Automatización
SISTEMA DE CONTROL DOMÓTICO CON INTERFAZ EN ANDROID UTILIZANDO TECNOLOGÍA WI-FI PARA EL CONTROL Y MONITOREO
DE LOS RECURSOS DEL HOGAR
Autor: Mario Mendoza
Tutor: Saúl Moreno
Mes y Año: Enero 2018
RESUMEN
Se optó por el desarrollo de un sistema domótico para controlar diferentes secciones del hogar, partiendo de un módulo Wi-fi, para establecer una conexión del hogar con el usuario mediando una aplicación móvil Android, la cual manipula las luces los aspersores y los accesos, para lo cual se estableció una interfaz con los valores que permiten el control los mismo. Además de integrar ventanas para ver el estatus del hogar como lo son el nivel del agua, la presencia y gases tóxicos en el ambiente. Para el control de los módulos que integran el sistema, la conexión a la base de datos remota y para procesar los datos obtenidos por los mismos, se utilizó una Raspberry Pi3.
Descriptores: Domótica, Raspberry Pi, Microcontrolador, Android, Java, Wi-fi y Base de datos.
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INTRODUCCION
En la actualidad la automatización y el control de procesos que permitan
seguridad, confort y accesibilidad a la vivienda o edificación de cualquier tipo
es una necesidad que viene creciendo de forma acelerada, por lo que se ha
visto factible según Hernández (2012), la construcción de un prototipo
llamado “DomSystem” apoyado por sistemas de hardware y software de
control a bajo costo debido a que no todas las personas están en el poder
adquisitivo de implementarlo en su hogar.
Estos sistemas se encargan de realizar tareas referentes a los ámbitos de
confort, seguridad, comunicación, accesibilidad, arquitectura, programación y
ahorro energético, de manera automática, es decir, sin exigir la intervención
física de las personas, para ser llevadas a cabo. Por lo que influyen los
factores que pueden caracterizar las formas de vida de los individuos hoy en
día, un claro ejemplo de esto podría ser, adultos mayores que viven solos,
población con algún tipo de discapacidad y que viven de forma
independiente, incluso los mismos cambios de la modernidad que requieren
todo con prontitud y ahorro del tiempo.
En ese mismo sentido, labores tan comunes como prender y apagar una
bombilla se convierten en un problema, asimismo el desperdicio de energía
que surge en hogares y áreas de trabajo, al dejar las luces encendidas
cuando nadie está en ellas, es por eso que la implementación de los
sistemas domóticos minimizan esa incomodidad y ahorran recursos como
luz, sin la necesidad de llegar a un punto específico de la casa o estar dentro
de la misma para hacerlo. Por lo cual se concluye que la convergencia de
tecnologías, tiene una amplia variedad de aplicación y que revolucionará el
concepto de seguridad y administración de las instalaciones y edificaciones,
permitiendo que el propietario controle sus bienes desde cualquier parte de
la casa de manera remota a través un teléfono móvil o un computador.
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Tomando en cuenta la problemática planteada anteriormente, se
considera necesario realizar un sistema de control domótico, enfocado a las
labores del hogar, para que las personas mayores o incluso aquellas que
presentan algún tipo de discapacidad, les sea menos complejo aplicar las
acciones correspondientes, considerando como fundamental, la problemática
de consumo energético. Este sistema está apoyado en la línea de
investigación Tecnología de la Automatización de la Universidad Yacambú.
Por esta razón, se opta al diseño de un sistema de control domótico
manejado por un Smartphone, con sistema operativo Android, el cual servirá
para monitorear y controlar la iluminación del hogar, el acceso al mismo con
activación de alarma sonora en caso de que éste no sea deseado, la
presencia de CO2 con la intención de detectar alguna fuga en el ambiente
interno de la vivienda y por último, pero no menos significativo la
temperatura y humedad para cumplir con las necesidades del propietario de
la casa, todo esto desde algún lugar remoto utilizando tecnología Wi-fi.
Los grandes avances de la electrónica, la informática y las
comunicaciones, han presionado a la industria para generar sistemas que
provean aplicaciones y servicios de utilidad para las casas en busca de un
mejor estilo de vida. En consecuencia, surgen los sistemas domóticos como
una solución alternativa a las exigencias del hogar y la vida cotidiana en
general, por esta razón surge la idea de crear un sistema domótico modular
con tecnología inalámbrica, que se encargue del monitoreo constante de
cualquier tipo de vivienda y que ofrezca múltiples comodidades al momento
de estar dentro y fuera de la misma, como lo son la facilidad de encender y
apagar cualquier tipo de dispositivo electrónico, de manera remota desde
cualquier lugar, la realización de dicho proyecto conlleva a varias
consecuencias positivas en diferentes aspectos, a nivel académico el
proyecto servirá como base teórica para futuros trabajos de grados
referentes a la tecnología domótica y todas sus ventajas, se podrá mejorar el
diseño y continuar con la investigación de los sistemas automatizados de tal
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modo que exista una mejora aún más grande en el área estudiada. Por otra
parte, debido a la situación actual de Venezuela que es considerado uno de
los países más peligrosos y con mayor porcentaje de criminalidad en el
mundo, el proyecto consta de un sistema de seguridad, basado en una
alarma y un sensor de movimiento, los cuales se podrán activar y desactivar
a voluntad del usuario, para así otorgar al hogar seguridad al momento de
dejar sola la vivienda.
Se plantea el desarrollo de un sistema domótico controlador por
dispositivos móviles, que sirva como coordinador y accione en forma
automática un conjunto de medidas dependiendo de órdenes enviadas por
los usuarios a distancia, se pretende desarrollar un prototipo que sea capaz
de responder ante diferentes situaciones y enviar notificaciones al usuario del
estado actual del hogar. El sistema planteado contaría con un conjunto de
sensores como lo son humedad, temperatura, presencia, Co2 que permiten
cuantificar las variables necesarias de la manera más precisa posible, para
que el módulo de control pueda determinar el estatus actual de todo el hogar.
De igual manera se contará con un sencillo pero eficaz protocolo que
permita realizar todas las tareas que necesita el sistema para su
desenvolvimiento, involucrando la medición de variables, su análisis, toma de
decisiones y además realizar una comunicación que permita el monitoreo del
sistema de forma remota a través de un teléfono móvil.
Al ser un prototipo el que se pretende realizar su terminación y
presentación no tendría una apariencia profesional, que supone se obtendría
en una fabricación dedicada a este fin.
Objetivos de la Investigación
Generales
Diseñar un sistema de control domótico con interfaz en Android utilizando
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tecnología Wi-fi para el control y monitoreo de los recursos del hogar.
Específicos
Discernir sensores y actuadores relacionados con sistemas domóticos
para el control.
Elaborar un módulo de control el cual se encargará de la activación y
desactivación del sistema de iluminación.
Diseñar un módulo de seguridad que permita monitorear la presencia de
gases tóxicos en el hogar.
Establecer un protocolo de modificación de la base de datos a través de
un teléfono Android para ser detectado por el módulo de control y seguridad.
Emplear una comunicación Wi-fi utilizando un dispositivo Android de
manera tal que se pueda controlar el sistema desde algún lugar remoto.
Estudios Previos
Un trabajo de investigación se debe apoyar en conocimientos teóricos,
que sirven de basamento al estudio, ya que la información recogida
proporcionará un estudio profundo de la teoría que le da significado a la
misma. Es a partir de las teorías existentes sobre el objeto de estudio, que se
generan nuevos conocimientos; y la validez de una investigación se
demuestra en dichas teorías que la apoyan y, en esa medida.
En este orden de ideas, Sotelo, Olivo y Rodríguez (2015) elaboraron un
“Desarrollo de aplicación domótica con comunicación inalámbrica Bluetooth”
en la Universidad Tecnológica de San Juan del Río, este proyecto consistía
en el control de varios elementos del hogar como lo eran las luces, alarmas,
cerraduras de la puerta principal y el garaje. Todo enlazado a una tarjeta
programable Arduino UNO la cual se encargaba del procesamiento de
órdenes, toma de decisiones, y acciones a ejecutar, la tarjeta a su vez estaba
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conectada a un módulo HC-06 o módulo de comunicación bluetooth el cual
proporciona una velocidad de transmisión y recepción de datos constantes y
estables a una velocidad de 10Mbps, el mismo estaba conectado y se
comunicaba con un teléfono móvil Android el cual contaba con una aplicación
para la gestión del hogar, y a su vez con varias pantallas administrativas
dependiendo del módulo que se fuese a controlar, la aplicación móvil fue
desarrollada en App Inventor, el cual es un entorno de desarrollo para la
elaboración de aplicaciones destinadas al sistema operativo Android.
El desarrollo en esta plataforma es de forma visual y a partir de un
conjunto de herramientas básicas; que sirve para ir enlazando una serie de
bloques para crear la aplicación por lo cual solo se necesitan conocimientos
muy básicos de programación.
Del trabajo anterior se tomó la idea de ampliar el alcance del sistema
utilizando tecnología Wi-Fi y una base de datos remota para así administrarlo
desde cualquier parte donde el teléfono tenga acceso a internet, también se
demostró que las aplicaciones creadas con App Inventor están limitadas por
su simplicidad, por lo cual se utilizará el IDE de Android Studio para cubrir
todas las necesidades tanto en la parte visual como en la programación.
Asimismo, Emilio (2012) elaboró el “Diseño de un sistema de control
domótico basado en la plataforma Arduino” en la Universidad Politécnica de
Valencia, que consistía en la implementación de un sistema conformado por
varios módulos utilizando las placas de bajo coste Arduino y otros
dispositivos, como sensores, actuadores y comunicadores. Se tomaban
variables de diferentes secciones del hogar como lo eran la presencia,
temperatura, humedad y luz en el ambiente, y se realizaba un control de
estar áreas por medio de indicadores como leds, alarmas y cerraduras. El
sistema era capaz de reconocer mensajes con el formato
habitación/dispositivo/valor; donde la habitación representa al recibidor,
comedor y garaje, el dispositivo puede ser led, temperatura, humedad y el
valor un numero entero que representa el estado del dispositivo.
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El proyecto se finalizó exitosamente y se concluyó mediante la obtención
de parámetros importantes la selección de un controlador programable a
emplear dentro del área de Domótica, entre los cuales se destacan la
comunicación, capacidades de cálculo y manejo de información, capacidad
de expansión, interfaz humano máquina, entre otros, se consideró de este
proyecto la inclusión de una interfaz humano máquina para el control de todo
el sistema domótico a diseñar.
Por otra parte, Alexis (2005) realizó un “Diseño y desarrollo parcial de un
sistema domótico para facilitar la movilidad de minusválidos” en Universidad
Politécnica Catalunya, en la cual el objetivo del proyecto consistía en diseñar
e implementar una solución domótica destinada a personas con cierta
discapacidad. La meta principal es mejorar el nivel de vida de personas con
una determinada minusvalía otorgándoles una mayor autonomía dentro de
su hogar. Controlando todos los servicios, iluminación, aire acondicionado,
alarmas, bombas. Las unidades que se utilizaron pueden ser programadas y
reprogramadas, para optimizar el manejo de energía en cualquier momento
con facilidad. El sistema una vez instalado no necesitaba ningún
conocimiento técnico para operarlo y dada la alta flexibilidad que posee el
sistema, en cualquier momento podrá actualizarlo y expandirlo con costos
mínimos. De este proyecto se tomó la consideración de realizar un control
remoto tomando en cuenta las necesidades de diferentes tipos de usuarios, y
así adaptarlas a las mismas.
Por último, la investigación realizada por Fritz y Leopoldo (2005) en la cual
se “Diseño de un sistema domótico de manejo remoto utilizando internet y
tecnología celular” en Universidad Católica Andrés Bello, a través de un
dispositivo electrónico basado en el microcontrolador de microchip, usando
dispositivos con plataforma Android y comunicación a través de múltiples
protocolos. Como funciones principales se tiene el control sobre las luces del
hogar, también el monitoreo sobre las puertas y las ventanas para determinar
la apertura o cierre de las mismas. Una aplicación amigable al usuario
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permite saber con facilidad, que objetos están siendo manipulados y
controlados. De este proyecto se tomó la idea de realizar un control remoto
utilizando la plataforma Android debido a que es uno de los más comerciales
a nivel mundial y su manejo es cien por ciento amigable.
De lo anterior se desprende la importancia que posee un sistema que
permita la interconexión de cada uno de los módulos que forman parte de un
sistema y su entorno de visualización, ahora bien, mediante la recopilación
de los aportes obtenidos en cada uno de los estudios previos mencionados,
se posee información debidamente sustentada y fundamentada para lograr
así el desarrollo de este trabajo de grado, aunque en su mayoría son
estudios de más de 7 años atrás, cuentan con material que aún es válido, ya
que no existen estudios actuales que desplacen los trabajos de investigación
anteriormente mencionados y representan un aporte fundamental para la
concepción del sistema domótico planteado en el presente trabajo de grado.
Revisión Documental Y Electrónica
Para el desarrollo de esta investigación, es necesario realizar un estudio
sobre los temas contenidos en la misma, con la finalidad de conocerlos y
entender el funcionamiento de los mismos, contribuyendo al desarrollo del
proyecto. A continuación se presenta información tomada de diversas
fuentes.
Domótica
Para CEDOM (2017), la domótica es el conjunto de tecnologías aplicadas
al control y la automatización inteligente de la vivienda, que permite una
gestión eficiente del uso de la energía, que aporta seguridad y confort,
además de comunicación entre el usuario y el sistema. Un sistema domótico
es capaz de recoger información proveniente de unos sensores o entradas,
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procesarla y emitir órdenes a unos actuadores o salidas. El sistema puede
acceder a redes exteriores de comunicación o información.
La domótica permite dar respuesta a los requerimientos que plantean
estos cambios sociales y las nuevas tendencias de nuestra forma de vida,
facilitando el diseño de casas y hogares más humanos, más personales, poli
funcionales y flexibles.
El sector de la domótica ha evolucionado considerablemente en los
últimos años, y en la actualidad ofrece una oferta más consolidada. Hoy en
día, la domótica aporta soluciones dirigidas a todo tipo de viviendas, incluidas
las construcciones de vivienda oficial protegida. Además, se ofrecen más
funcionalidades por menos dinero, más variedad de producto, que gracias a
la evolución tecnológica, son más fáciles de usar y de instalar. En definitiva,
la oferta es mejor y de mayor calidad, y su utilización es ahora más intuitiva y
perfectamente manejable por cualquier usuario. Paralelamente, los
instaladores de domótica han incrementado su nivel de formación y los
modelos de implantación se han perfeccionado. Asimismo, los servicios
posventa garantizan el perfecto mantenimiento de todos los sistemas. En
definitiva, la domótica de hoy contribuye a aumentar la calidad de vida, hace
más versátil la distribución de la casa, cambia las condiciones ambientales
creando diferentes escenas predefinidas, y consigue que la vivienda sea más
funcional al permitir desarrollar facetas domésticas, profesionales, y de ocio
bajo un mismo techo.
La red de control del sistema domótico se integra con la red de energía
eléctrica y se coordina con el resto de redes con las que tenga relación:
telefonía, televisión, y tecnologías de la información, cumpliendo con las
reglas de instalación aplicables a cada una de ellas. Las distintas redes
coexisten en la instalación de una vivienda o edificio. La instalación interior
eléctrica y la red de control del sistema domótico están reguladas por el
Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT). En particular, la red
de control del sistema domótico está regulada por la instrucción ITC-BT-51
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Instalaciones de sistemas de automatización, gestión técnica de la energía y
seguridad para viviendas y edificios.
Raspberry Pi
Para ABC Technology (2013), Raspberry Pi es un computador de placa
reducida, computador de placa única o computador de placa simple (SBC) de
bajo costo desarrollado en Reino Unido por la Fundación Raspberry Pi, con
el objetivo de estimular la enseñanza de ciencias de la computación en las
escuelas.
Aunque no se indica expresamente si es hardware libre o con derechos
de marca, en su web oficial explican que disponen de contratos de
distribución y venta con dos empresas, pero al mismo tiempo cualquiera
puede convertirse en revendedor o redistribuidor de las tarjetas RaspBerry
Pi, por lo que se entiende que es un producto con propiedad registrada,
manteniendo el control de la plataforma, pero permitiendo su uso libre tanto a
nivel educativo como particular.
Microcontrolador
Según Boone y Cochran (1974), un microcontrolador (abreviado μC, UC o
MCU) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes
grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los
cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su
interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad
central de procesamiento (CPU), memoria (RAM y ROM) y periféricos de
entrada/salida.
Al ser fabricados, la memoria ROM del microcontrolador no posee datos;
para que pueda controlar algún proceso es necesario generar o crear y luego
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grabar en la EEPROM o equivalente del microcontrolador algún programa, el
cual puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje para
microcontroladores; sin embargo, para que el programa pueda ser grabado
en la memoria del microcontrolador, debe ser codificado en sistema numérico
hexadecimal que es finalmente el sistema que hace trabajar al
microcontrolador cuando éste es alimentado con el voltaje adecuado y
asociado a dispositivos analógicos y discretos para su funcionamiento.
WI-FI
Para Aulaclic (2015), Wi-Fi es un conjunto de estándares para redes
inalámbricas basado en las especificaciones IEEE 802.11. Wi-Fi se creó para
ser utilizada en redes locales inalámbricas, pero es frecuente que en la
actualidad también se utilice para acceder a Internet.
Wi-Fi es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la Wireless
Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que prueba y
certifica que los equipos cumplen los estándares IEEE 802.11x.
Una red Wi-Fi, es una red de datos flexible, sin hilos, usada como
extensión o alternativa a una red de datos convencional. Los estándares
utilizados hasta ahora son el 802.11, 802.11a, 802.11b y el 802.11g.
Actualmente, el mercado potencia el 802.11g, el estándar más rápido, que
además es compatible con el 802.11b que todavía es el más extendido. Se
mueven dentro de una cobertura de más o menos 100 metros. La verdadera
diferencia entre ellos la marca la velocidad de transmisión, en el caso del
802.11b es de 11 Mbps, el 802.11g puede llegar a 54 Mbps.
Sensor de Presencia o detector de movimiento (PIR)
Según tecnoseguro (2012), los detectores PIR (Passive Infrared) o Pasivo
Infrarrojo, reaccionan sólo ante determinadas fuentes de energía tales como
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el calor del cuerpo humano o animales. Básicamente reciben la variación de
las radiaciones infrarrojas del medio ambiente que cubre. Es llamado pasivo
debido a que no emite radiaciones, sino que las recibe. Estos captan la
presencia detectando la diferencia entre el calor emitido por el cuerpo
humano y el espacio alrededor.
Su componente principal son los sensores piroeléctrico. Se trata de un
componente electrónico diseñado para detectar cambios en la radiación
infrarroja recibida. Generalmente dentro de su encapsulado incorporan un
transistor de efecto de campo que amplifica la señal eléctrica que genera
cuando se produce dicha variación de radiación recibida.
La información infrarroja llega al sensor piroeléctrico a través de una lente
de fressnell que divide el área protegida en sectores. Se distribuyen lentes
con diferentes características: gran angular, cortina, corredor, antimascotas,
etc.
Sensor MQ2
Para Hetpro Store (2017), el sensor de gas analógico (MQ2) se utiliza en
la detección de fugas de gas de equipos en los mercados de consumo y la
industria, este sensor es adecuado para la detección de gas LP, i-butano,
propano, metano, alcohol, hidrógeno, tiene una alta sensibilidad, un tiempo
de respuesta rápido Y dicha sensibilidad puede ser ajustada por el
potenciómetro.
Este pequeño sensor de gas detecta la presencia de gas combustible y
humo en concentraciones de 300 a 10.000 ppm. Incorpora una sencilla
interfaz de tensión analógica que únicamente requiere un pin de entrada
analógica del microcontrolador. Con la conexión de cinco voltios en los pines
el sensor se mantiene lo suficientemente caliente para que funcione
correctamente. Solo tiene que conectar 5V a cualquiera de los pines (A o B)
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para que el sensor emita tensión. La sensibilidad del detector se ajusta con
una carga resistiva entre los pines de salida y tierra.
Estructura y configuración de MQ-2 sensor de gas, el sensor compuesto
por micro tubo de cerámica Al2O3, capa sensible de Dióxido de Estaño
(SnO2), el electrodo de medida y el calentador se fija en una corteza hecha
por el plástico y red de acero inoxidable. El calentador proporciona las
condiciones de trabajo necesarias para el trabajo de componentes sensibles.
La envoltura MQ-2 tienen 6 pines, 4 de ellos se utilizan para recoger las
señales, y otros se utilizan 2 para proporcionar corriente de calentamiento.
Servomotor
Según Panamahitek (2016), Un servomotor (o servo) es un tipo especial
de motor con características especiales de control de posición. Al hablar de
un servomotor se hace referencia a un sistema compuesto por componentes
electromecánicos y electrónicos.
El motor en el interior de un servomotor es un motor DC común y
corriente. El eje del motor se acopla a una caja de engranajes similar a una
transmisión. Esto se hace para potenciar el torque del motor y permitir
mantener una posición fija cuando se requiera. De forma similar a un
automóvil, a menor mayor velocidad, menor torque. El circuito electrónico es
el encargado de manejar el movimiento y la posición del motor. La presencia
del sistema de engranajes como el que se muestra en la figura hace que
cuando movemos el eje motor se sienta una inercia muy superior a la de un
motor común y corriente. Observando las imágenes que hemos presentado
nos podemos dar cuenta que un servo no es un motor como tal, sino un
conjunto de partes (incluyendo un motor) que forman un sistema.
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Diseño de la investigación
Para dar solución a la problemática planteada anteriormente se propone
el diseño un sistema domótico modular con tecnología Wi-fi para el control y
monitoreo de los recursos del hogar aprovechando los recursos del sistema
operativo Android, estará enmarcado bajo el siguiente esquema gráfico.
Gráfico 1. Esquema del proyecto.
Teléfono con Aplicación
Base de datos en
tiempo real
Módulo de control
Luz del hogar
Control de
acceso Alarma
Censado de temperatura y
humedad
Ventilación
Aspersores
Nivel tanque
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El sistema consta de una interfaz desde un dispositivo móvil con sistema
operativo Android, donde el usuario podrá controlar diversos elementos que
están en el hogar, se podrá gobernar a través del mismo los artefactos
eléctricos utilizados a diario como lo son ventiladores y todos los dispositivos
On-Off que se tengan en la vivienda, también se podrá inspeccionar el
encendido de luces de manera progresiva o de la misma forma que los
electrodomésticos es decir encender y apagar. En otro módulo se instalará
un sistema de seguridad al cual se podrá acceder mediante el teléfono para
el monitoreo total de la casa utilizando un sensor de movimiento colocado en
un punto estratégico, también consta de un control de acceso con el cual se
podrá abrir la puerta del garaje, además de esto el sistema de seguridad
podrá contar con detectores de eventos como lo son, temperaturas elevadas
y alta concentración de CO2, de manera tal que el módulo notificarle al
usuario Android que está ocurriendo un evento inusual en su hogar. El
sistema estará constituido por 2 módulos, uno principal o maestro y un
secundario, los cuales estarán en un punto estratégico de la casa para poder
ejercer el control sobre la misma. Finalmente se utilizará un módulo Wi-fi que
estará integrado en el módulo maestro, este se encargará de establecer la
comunicación con el teléfono y ejecutar todas las ordenes que se den por
medio de este y así poder mantener un constante monitoreo a través de una
interfaz de uso amigable y sencillo para mejorar la comodidad y el estilo de
vida en el hogar.
Con la intención de describir un poco más a fondo los procesos
anteriormente mencionados y cómo interactúan entre si se plantea el
siguiente diagrama de bloques:
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Gráfico 2. Diagrama de bloque general del sistema.
Módulos que integran el sistema
Teléfono Android
Está conformado por el dispositivo móvil en el cual se ha desarrollado con
ANDROID STUDIO la App (aplicación móvil) bajo API 23, para ejercer el
control del sistema se conecta con el módulo WI-FI a través de un servidor
de datos en tiempo real, llamado Firebase. Se controla desde la misma, así
como también se monitorean las variables medidas a través de los elementos
primarios, la aplicación consta de 9 pantallas y un menú principal, las cuales
de detallaran a continuación:
Pantalla de inicio de sesión:
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La pantalla de inicio de sesión la aplicación es una puerta de enlace de
seguridad hacia los módulos que conforman el sistema esta se encarga de
direccionar al usuario al sistema de control de cargas o al sistema de
monitoreo del hogar siempre que el usuario introducido y contraseña
concuerden con los habilitados en el registro de FirebaseAuth, luego de que
acceda se mantiene en continuo monitoreo por si existe una desconexión del
usuario.
Gráfico 3. Inicio de sesión Aplicación Android.
Menú principal:
El menú principal de la aplicación es una puerta de enlace hacia los
módulos que conforman el sistema esta se encarga de direccionar al usuario
al sistema de control de cargas o al sistema de monitoreo del hogar según
sea el caso. Este se encarga de crear y destruir los fragmentos de las demás
secciones para mejorar el rendimiento de la aplicación.
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Gráfico 4. Menú principal Aplicación Android.
Fragmento Luces:
Se encarga de controlar y verificar el estado de las luces de las diferentes
secciones del hogar (Baño, Cocina, Cuarto, Garaje, Patio y Sala). Al crearse
el fragmento se establece una conexión con la base de datos y se mantiene
sincronizada escuchando cambios, luego se verifica el estado de las luces y
se muestran con Toggle Switchs el estado de las cargas, al presionar un
Toggle Switchs se realiza el cambio en la base de datos (encendido o
apagado). También muestra un indicador visual cuando todas las luces se
encuentran encendidas.
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Gráfico 5. Fragmento Luces Aplicación Android. Fragmento Aspersores:
Se encarga de controlar y verificar el estado de los aspersores. Al crearse
el fragmento se establece una conexión con la base de datos y se mantiene
sincronizada escuchando cambios, luego se verifica el estado de los
aspersores y se muestran con un botón y una imagen el estado del sistema,
al presionar el botón se realiza el cambio en la base de datos (encendido o
apagado).
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Gráfico 6. Fragmento Aspersores Aplicación Android.
Fragmento Seguridad:
Se encarga de controlar y verificar el estado del sistema de seguridad. Al
crearse el fragmento se establece una conexión con la base de datos y se
mantiene sincronizada escuchando cambios, luego se verifica el estado de la
Seguridad y se muestran con un Toggle Switchs el estado del sistema, al
presionar un Toggle Switchs se realiza el cambio en la base de datos
(encendido o apagado). También muestra un indicador visual dependiendo
del estado de la seguridad.
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Gráfico 7. Fragmento Seguridad Aplicación Android.
Fragmento Ventilación:
Se encarga de controlar y verificar el estado de la ventilación. Al crearse el
fragmento se establece una conexión con la base de datos y se mantiene
sincronizada escuchando cambios, luego se verifica el valor de la ventilación
para posteriormente asignar el valor a la SeekBar, al mover el Seekbar y
cambiar el valor se realiza el cambio en la base de datos subiendo el valor de
la misma. También muestra un indicador visual dependiendo del porcentaje
de velocidad del ventilador mostrando una variación en la velocidad del
icono del ventilador.
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Gráfico 8. Fragmento Ventilación Aplicación Android. Fragmento Temperatura y Humedad:
Se encarga de verificar el estado de la temperatura y humedad. Al crearse
el fragmento se establece una conexión con la base de datos y se mantiene
sincronizada escuchando cambios, luego se verifica el valor de la
temperatura en grados centígrados y humedad porcentual para
posteriormente mostrar los valores en dos TextView en tiempo real. También
muestra un indicador visual dependiendo de la temperatura y humedad
mostrando imágenes dependiendo del rango en el que se encuentren.
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Gráfico 9. Fragmento Temperatura Humedad Aplicación Android. Fragmento Nivel del tanque:
Se encarga de verificar el estado del nivel del tanque. Al crearse el
fragmento se establece una conexión con la base de datos y se mantiene
sincronizada escuchando cambios, luego se verifica el valor porcentual del
nivel del tanque, para posteriormente mostrar los valores en un TextView en
tiempo real. También muestra un indicador visual dependiendo del nivel en el
que se encuentre el agua mostrando imágenes dependiendo del porcentaje
restante que reste en él.
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Gráfico 10. Fragmento Nivel Tanque Aplicación Android. Fragmento Puerta Garaje:
Se encarga de verificar el estado de la puerta del garaje. Al crearse el
fragmento se establece una conexión con la base de datos y se mantiene
sincronizada escuchando cambios, luego se verifica el estado de la puerta y
se muestran con un botón y una imagen el estado de la misma, al presionar
el botón se realiza el cambio en la base de datos (abierta o cerrada).
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Gráfico 11. Fragmento Puerta Garaje Aplicación Android.
Fragmento Gas Ambiente:
Se encarga de verificar el nivel de gases tóxicos en el aire que existe en el
ambiente. Al crearse el fragmento se establece una conexión con la base de
datos y se mantiene sincronizada escuchando cambios, luego se verifica el
estado del nivel de gases tóxicos y se actualiza en un TextView y una
imagen el valor del mismo.
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Gráfico 12. Fragmento Gas Ambiente Aplicación Android. A continuación se puede observar el diagrama de flujo del software de alto
nivel de la aplicación Android:
26
Gráfico 13. Diagrama de flujo Aplicación Android.
27
Cuadro 1 Pruebas y resultados de la aplicación Android.
Pruebas Resultados Observaciones
Una de las primeras pruebas fue verificar el inicio de sesión el FirebaseAuth con el usuario y clave.
Después de agregar el usuario a los registros de FirebaseAuth se inició la sesión correctamente en la aplicación.
Para realizar eficazmente el inicio de sesión se deben conceder los permisos en FirebaseAuth y en el manifiesto de Android.
Se realizaron las animaciones y las interacciones de los elementos visuales
Todos los elementos y animaciones se realizaron correctamente y se probaron sin error alguno.
La mejor opción para hacer animaciones en Android Studio es programarlas desde el .xml en una clase e importarlas cuando se vayan a utilizar ya que gasta menos memoria en el teléfono.
Se crearon las diferentes secciones de las aplicaciones del menú y se conectaron a la base de datos Firebase.
Todas las conexiones se realizaron correctamente creando los registros en la base de datos.
Para poder acceder a Firebase se tiene que configurar correctamente la conexión al host y utilizar una clave SSH de encriptación.
Se creó el módulo de luz y con los Toggle Switch se cambiaban los registros en la base de datos.
Las solicitudes y cambios a la base de datos se ejecutaron correctamente cambiando el estado de los Switchs y los registros.
Como fue la primera sección creada se establecieron normas para la modificación de base de datos tomando como referencia esta.
Se creó el fragmento de Puerta del Garaje, en el mismo se hizo un botón con imagen que cambiaba el registro en la base de abierto a cerrado.
Se presentaron
problemas ya que al
utilizar el botón
cuando se cambiaba
de estado existía un
bucle en el cambio de
El bucle se solucionó realizando un cambio en la solicitud de cambio de datos solo cambiando una vez el registro.
28
dato y la solicitud en
la base de datos.
Se realizó la clase MyFirebaseMessagingService que recibiría las notificaciones desde el servidor para plasmarlas en la app.
Funciono correctamente los mensajes enviados desde FirebaseNotifications.
Para ejecutar el servicio de FirebaseNotifications se tiene que agregar permisos adicionales al manifiesto y programar todo en dos clases apartes para evitar choques de solicitudes.
Se agregó sincronización de datos en tiempo real a todas las secciones de la aplicación.
Se realizó exitosamente ya que cualquier cambio se veía reflejado en la app en tiempo real.
Para que la app se sincronice correctamente se necesita una conexión estable a internet si no existirá siempre un delay en la actualización de datos.
Módulo de Wi-fi
Se encuentra integrado en la Raspberry PI3 y se encarga de establecer la
comunicación entre el módulo de supervisión y control central, y el teléfono
móvil (módulo Android), por medio de Firebase la cual es una base de datos
no relacionada en tiempo real que se encarga de almacenar el estado de los
elementos primarios y finales, por lo que cualquier cambio del registro en la
base de datos lo captara el software de la Raspberry y la aplicación mientras
se mantenga con una conexión estable a internet.
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Gráfico 14. Registros de la base de datos en Firebase.
Módulo de supervisión y control central
El módulo de control está constituido en su totalidad por una Raspberry
PI3 y un microcontrolador PIC18F2550 que trabaja a 20Mhz programado con
un software de alto nivel, capaz de analizar las señales de entradas
recibidas, provenientes de los elementos primarios, los cuales están
compuestos por un sensor de humedad y temperatura (DHT11), luminosidad
(foto-resistor), Gases Toxicos (MQ-2), de movimiento piro-eléctrico (PIR) y
finalmente un sensor ultrasonido de proximidad (HC-SR04), estas son
procesadas a través de los módulos internos del microcontrolador ADC
(convertidor analógico digital), protocolo de comunicación RS232, en base a
estas entradas se activan y desactivan las cargas o elementos finales (luces,
aspersores, ventilador, alarma sonora) cumpliendo con las necesidades del
usuario.
La Raspberry pi3 se encarga de solicitar los datos a la base de datos en
Firebase y coordinar las acciones dependiendo de los valores obtenidos en
30
la misma.
Gráfico 15. Módulo de supervisión y control central
Cuadro 2 Pruebas y resultados del Módulo de supervisión y control central.
Pruebas Resultados Observaciones
Se probó comunicación separada de la Raspberry y el PIC18F2550 por separado utilizando XCTU.
La comunicación de la Raspberry tuvo problemas no recibía los datos que se enviaban.
Se tuvo que modificar los permisos para habilitar el UART de la Raspberry.
Se probó la comunicación entre los dos dispositivos utilizando “hola mundo”
La comunicación entre la Raspberry y el pic18f2550 se realizó correctamente.
Para la comunicación en la Raspberry se realizó un hilo secundario para no
31
en cada uno y se comprobó que los datos llegaran correctamente.
entorpecer los otros procesos mientras se esperan los datos en el puerto.
Se envió la trama de comunicación y se esperó la respuesta para los dispositivos.
La trama se recibió correctamente.
Gráfico 16. Diagrama de flujo módulo de supervisión y control central
Cuadro 3 Componentes del Módulo de supervisión y control central
Cantidad Descripción
1 PIC18F2550
1 Raspberry Pi3
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1 Cristal de 20MHZ
Elementos finales
El modulo hace referencia al control sobre las distintas cargas
conectadas, como lo son las luces, aspersores, ventiladores, la puerta del
garaje y alarmas sonoras de la vivienda, lo constituyen los relés encargados
de activar estos elementos, considerados como salidas del sistema domótico,
estos en su totalidad accionados por las salidas GPIO de la Raspberry Pi3.
Elementos finales luces
Las luces se accionan por las GPIO 5, 6, 13, 15, 22 y 27 de la Raspberry
pi, los estados de las luces se encuentran sincronizados a la base de datos
en Firebase, y cualquier cambio realizado se ve reflejado en la salida, el
control se hacer mediante un hilo separado de la programación principal
utilizando la función threading por lo que está siempre atento de cualquier
cambio. Al activarse una luz el respectivo pin se coloca en alto, se supera la
tensión de umbral de la base del transistor y por lo tanto, empieza a circular
una corriente entre base y masa. Esta corriente lleva el transistor al estado
de conducción (entre colector y emisor) cerrando el circuito de la bobina del
relé y por lo tanto activándolo haciendo que el bombillo encienda. Luego de
eso se mide con una foto resistencia si existió un cambio en la luz ambiente,
de ser así se cambia un registro en la base de datos para avisar que la luz
fue encendida exitosamente.
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Gráfico 17. Esquema luces
Elementos finales aspersores
Los aspersores se accionan por la GPIO 26 de la Raspberry pi, los
estados de los aspersores se encuentran sincronizados a la base de datos
en Firebase, y cualquier cambio realizado se ve reflejado en la salida, el
control se hacer mediante un hilo separado de la programación principal
utilizando la función threading por lo que está siempre atento de cualquier
cambio. Al activarse los aspersores el respectivo pin se coloca en alto, se
supera la tensión de umbral de la base del transistor y por lo tanto, empieza
a circular una corriente entre base y masa. Esta corriente lleva el transistor al
34
estado de conducción (entre colector y emisor) cerrando el circuito de la
bobina del relé y por lo tanto activándolo haciendo que los aspersores se
activen.
Gráfico 18. Esquema aspersores
Elementos finales ventilador
El ventilador se activa por la GPIO 26 de la Raspberry pi, por medio de un
módulo pwm, el porcentaje de velocidad del ventilador se encuentra
sincronizado a la base de datos en Firebase, y cualquier variación en la
velocidad se ve reflejado en la salida del PWM variando el ancho del pulso
de 0% a 100%, el control se hacer mediante un hilo separado de la
programación principal utilizando la función threading por lo que está siempre
atento de cualquier cambio, para variar la velocidad sin parar otros procesos.
Al detectar un cambio en la base de datos se asigna el valor del registro a el
PWM, la salida del PWM de la Raspberry va al ánodo de opto-acoplador,
para activar el gate del triac e iniciar la conducción variando la velocidad del
ventilador.
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Gráfico 19. Esquema ventilador
Elementos finales alarma
Para la alarma se utilizó la salida GPIO de audio predeterminada de la
Raspberry reproduciendo una alarma siempre que el registro en la base de
datos se encuentre activo, también se envía una notificación al móvil de que
ha sucedido alguna intrusión o existe presencia de CO2 en el ambiente.
Elementos finales puerta garaje
Para la puerta del garaje se utilizó la salida GPIO 21 de la Raspberry pi,
por medio de un módulo PWM, el control se hacer mediante un hilo separado
de la programación principal utilizando la función threading por lo que está
siempre atento de cualquier cambio, para cambiar el estado de la puerta sin
afectar otros procesos. Al detectar un cambio en la base de datos se asigna
el valor del registro a el PWM, la salida del PWM de la Raspberry va al ánodo
de opto-acoplador, para activar el gate del triac e iniciar la conducción
variando la velocidad del ventilador.
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Gráfico 20. Esquema puerta garaje
Gráfico 21. Diagrama de flujo hilo cambio cargas
37
Cuadro 4 Pruebas y resultados del módulo de elementos finales.
Pruebas Resultados Observaciones
Se probó el cambio de estado de los pines conectando transistores a las salidas de los puertos y reemplazando todas las luces y relés por diodos leds de alta luminosidad.
La comunicación no tuvo problema alguno cuando se realizó el cambio de estado en la aplicación móvil se cambió el estado de las luces en el montaje.
Existía un pequeño delay que se eliminó cuando se cambió la revisión de las luces a un hilo secundario.
Se realizó la prueba de los aspersores, se reemplazaron por varios diodos leds de alta luminosidad.
La comunicación no tuvo problema alguno cuando se realizó el cambio de estado en la aplicación móvil se cambió el estado de los aspersores
Se realizó el programa de cambio de estado en el hilo secundario de chequeo de las cargas.
Para probar la puerta del garaje se reemplazó el motor de la puerta por un servo motor.
Se realizó correctamente cuando se abría la puerta en la aplicación mandaba la señal a base de datos y la Raspberry detectaba el cambio.
Para utilizar el servo motor se utilizó el módulo PWM de la GPIO de la Raspberry
Para verificar el correcto funcionamiento de la ventilación se utilizó un motor DC y un transistor utilizando la salida PWM de la Raspberry para variar la velocidad del motor.
La variación se realizó correctamente, al cambiar el dato del ventilador en el teléfono se realizaba el cambio en el ventilador.
Para realizar la variación se tuvo que colocar la salida PWM con una frecuencia de ciclo de 100 para su correcto funcionamiento.
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Gráfico 22 Consola Raspberry estado de luces
Gráfico 23 Encendido de luces del hogar
Gráfico 24 Consola Raspberry estado de puerta del garaje
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Gráfico 25 Consola Raspberry estado de ventilación
Gráfico 26 Encendido de aspersores.
Elementos primarios
Está Integrado por un sensor de temperatura y humedad (DHHT11), uno
de luminosidad (foto-resistor), Gases toxicos (MQ-2), de movimiento Piro-
eléctrico (PIR) y un sensor ultrasonido de proximidad (HC-SR04), los cuales
se encargan de medir las variables del ambiente de la vivienda, cuya
información adquirida va al módulo de supervisión y control central, para que
40
así de esta forma el sistema se encuentre en un monitoreo constante y en
base a esa información poder ejercer acciones sobre los elementos finales.
Elementos primarios temperatura y humedad
Para la temperatura y humedad se utilizó un sensor DHT11 el cual cuenta
un rango de trabajo de 0 a 50 grados centígrados con precisión de +-2
grados centígrados y 20 a 50% de humedad relativa con precisión de 5%.
Cuenta con tres pines uno de alimentación (5v), tierra y data, la trama de
datos es de 40 bits correspondiente a la información de humedad y
temperatura del DHT11. El primer grupo de 8-bit es la parte entera de la
humedad y el segundo grupo la parte decimal. Lo mismo ocurre con el tercer
y cuarto grupo, la parte entera de la temperatura y la parte decimal. Por
último los bits de paridad para confirmar que no hay datos corruptos.
Gráfico 27. Trama sensor DHT11
Para la lectura de la trama del sensor de humedad y temperatura se utilizó
el GPIO 25 de la Raspberry y un hilo aparte en la programación para obtener
continuamente el valor da la temperatura y humedad sin entorpecer otros
procesos, en el hilo se obtiene el valor de la temperatura y humedad, si el
valor es válido se actualiza el registro en la base de datos, si no se muestra
un error y se vuelve a intentar obtener el valor.
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Gráfico 28. Diagrama de flujo actualización temperatura y humedad
Gráfico 29. Esquema conexión temperatura y humedad
Elementos primarios sensor de movimiento piro eléctrico (PIR)
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Para captar el movimiento se utilizó un sensor PIR el cual es un sensor de
movimiento, que cuenta con tres pines alimentación (5v), salida, y tierra. La
salida se aprecia como un estado lógico en alto (3.3v) cuando se detecta
movimiento y un bajo (0v) cuando no se ha detectado movimiento. El sensor
está conectado al GPIO 18 de la Raspberry como una entrada, para la
lectura del sensor se utilizó un hilo aparte en la programación para obtener
continuamente el valor del sensor en cada momento, en el hilo se obtiene el
valor de la presencia, si el valor es un alto se actualiza el registro en la base
de datos (alarma = activada), si no es un alto se vuelve a estar atento de la
lectura.
Gráfico 30. Diagrama de flujo actualización presencia
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Gráfico 31. Esquema conexión movimiento
Elementos primarios sensor ultrasonido de proximidad
Para captar el nivel de agua que posee el tanque se utilizó un sensor
ultrasónico de proximidad HC-SR04 el cual cuenta con cuatro pines,
alimentación (5v), tierra, el TRIGGER o disparador que se encarga de
mandar una señal ultra sónica, y el ECHO el cual recibe los datos del sensor
luego que se dispara, para la programación se realizó un hilo aparte el cual
está disparando el sensor y esperando la señal de ECHO ese lapso de
tiempo que se toma la señal en dispararse y volver se utiliza para saber el
nivel en el cual se encuentra el agua. Si el nivel del agua se encuentra en un
nivel crítico por debajo del 15% entonces se accionara un relé para cortar el
suministro de corriente a la bomba y así evitar cualquier daño por sobre
calentamiento.
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Gráfico 32. Diagrama de flujo actualización nivel
Gráfico 33. Esquema conexión nivel
Elementos primarios sensor MQ2
Para captar el nivel de toxicidad que posee el ambiente se utilizó un
sensor de gases MQ-2 el cual cuenta con cuatro pines, alimentación (5v),
tierra, D0 que es una salida digital y el Ao que es la salida analógica del
sensor, se encuentra conectado al micro controlador en el puerto analógico 0
(A0), el mismo mide el valor del sensor para enviárselo a la Raspberry y
actualice el valor del mismo en la base de datos.
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Elementos primarios luminosidad
Para captar el nivel de luminosidad que posee el ambiente se utilizó una
foto resistencia la cual varia su resistividad dependiendo del nivel de luz que
incida en la misma, se encuentra conectada a la alimentación de 5v y a una
resistencia de 100k, el divisor de tensión entre las resistencia va a el puerto
analógico 1 (A1), el mismo mide el valor del divisor de tensión para
enviárselo a la Raspberry y actualice el valor del mismo en la base de datos.
Gráfico 34. Diagrama de flujo actualización MQ2 y Luminosidad
Gráfico 35. Esquema conexión MQ2 y luminosidad
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Cuadro 4 Pruebas y resultados del módulo de elementos primarios.
Pruebas Resultados Observaciones
Para probar el sensor de temperatura y humedad se conectó por separado independiente de los demás módulos y luego se conectó con el sistema completo.
En ambas ocasiones el sensor funciono correctamente y subía los datos a la base de datos.
Para obtener la temperatura y humedad se tuvo que hacer un condicional para que cuando no la pudiera leer no se saliera del hilo el software si no que se mostrara un mensaje de error.
Para comprobar el estado de la presencia se conectó el sensor PIR a la entrada y se caminó alrededor de él.
El sensor detecto el movimiento dentro del rango y actualizo la alarma dentro de la base de datos.
Se tuvo que colocar un pequeño delay entre las lecturas de los valores ya que actualizaba muy seguido la base de datos y causaba problemas con la conexión.
Para el nivel del agua se colocó el sensor sobre una superficie sólida y se acciono.
La prueba se realizó correctamente teniendo en la consola de la Raspberry los datos del sensor y actualizando en la base de datos.
Se colocó un delay para tomar valores cada 5 segundos y así liberar la conexión a internet.
Se conectó por separado los el sensor de CO2 y él se luminosidad para luego comunicar con la Raspberry
La comunicación se ejecutó correctamente enviando los datos de los sensores a la Raspberry y subiéndolos a la base de datos.
Se tuvo que deshabilitar la conexión bluetooth de la Raspberry para poder usar el módulo rs232 ya que por defecto el puerto lo tiene asignado al bluetooth
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
Se concluye principalmente que para que el sistema tenga un mejor
funcionamiento y un aprovechamiento al máximo se debe implementar un
módulo GSM para que pueda seguir en comunicación en caso de que exista
una desconexión con el proveedor de Wifi y así seguir monitoreando. Por
otra parte, una de las principales ventajas del sistema es que cuenta con
tecnología Wifi permitiendo que este sistema lo integre desde una habitación,
casa, oficina hasta cualquier zona con conexión a internet si así se quiere.
Conociendo el funcionamiento de esta tecnología inalámbrica y con la
ayuda que nos brinda el IDE de Android Studio para crear nuevas
aplicaciones en los dispositivos con sistema operativo Android sea un
teléfono móvil o un Smart Watch se puede lograr infinitos objetivos, lo que
significa un gran avance en la tecnología y en desarrollo de nuevas
automatizaciones y controles a distancias.
Recomendaciones
Durante el desarrollo del sistema, surgieron ideas en pro del avance del
proyecto, las cuales de ser implementadas, servirían de mejora al prototipo
actual. Estas se enumeran a continuación:
1. Realizar una batería auxiliar que permita alimentar al sistema cuando
exista un corto del suministro eléctrico.
2. Añadir en los elementos primarios un sensor para medir el consumo de
energía eléctrica en el hogar.
3. Implementar inteligencia artificial para que el sistema recuerde
preferencias del usuario y así pueda adaptarse a los hábitos y necesidades
48
del mismo.
4. Integrar un módulo GSM para permitir el monitoreo remoto en caso de
la caída del internet o la red Wi-fi.
Referencias
Hernández, J. (2012). Tecnología domótica para el control de una
vivienda. Trabajo de grado no publicado de la Universidad Politécnica de
Cartagena.
Sotelo, Olivo y Rodríguez (2015). Desarrollo de aplicación domótica con
comunicación inalámbrica Bluetooth. Trabajo de grado no publicado de
Universidad Tecnológica de San Juan del Río.
Emilio (2012). Diseño de un sistema de control domótico basado en la
plataforma Arduino. Trabajo de grado no publicado en la Universidad
Politécnica de Valencia.
Alexis (2005). Diseño y desarrollo parcial de un sistema domótico para
facilitar la movilidad de minusválidos. Trabajo de grado no publicado en
Universidad Politécnica Catalunya
Fritz y Leopoldo (2005). Diseño de un sistema domótico de manejo
remoto utilizando internet y tecnología celular. Trabajo de grado no publicado
en Universidad Católica Andrés Bello
CEDOM (2017), Domótica [Publicación en línea]. Disponible:
http://www.cedom.es/sobre-domotica/que-es-domotica [Consulta: 2017,
Junio]
ProgramarFacil (2015), NodeMCU Esp-8266 Domótica [Publicación en
línea]. Disponible: https://programarfacil.com/esp8266/como-
programar-nodemcu-ide-arduino/ [Consulta: 2015, Noviembre]
49
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Disponible: https://es.wikipedia.org/wiki/Arduino [Consulta: 2017, Julio]
Aulaclic (2015), Wi-fi Domótica [Publicación en línea].
Disponible: http://www.aulaclic.es/articulos/wifi.html [Consulta: 2015, Enero]
Tecnoseguro (2012), Sensor de Presencia o detector de movimiento (PIR-
2) Domótica [Publicación en línea]. Disponible:
https://www.tecnoseguro.com/faqs/alarma/que-es-un-detector-de-
movimiento-pasivo-o-pir.html [Consulta: 2012, Agosto]
Hetpro Store (2017), Sensor de Co2 MQ2 Domótica [Publicación en
línea]. Disponible: https://hetpro-store.com/TUTORIALES/sensor-de-
gas-mq2/ [Consulta: 2017, Junio]
Panamahitek (2016), Servomotor Domótica [Publicación en
línea]. Disponible: http://panamahitek.com/que-es-y-como-funciona-un-
servomotor/ [Consulta: 2016, Octubre]
50
ANEXOS
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ANEXO A
Hojas de datos de componentes utilizados
52
Microcontrolador PIC16F887
53
Sensor PIR
54
Sensor DHT11 (temperatura y humedad)
55
Sensor HC-SR04 (ultrasonido)
56
Sensor MQ-2
