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SISTEMA DE CONTROL DOMÓTICO Campaña Cristina, Palacios César, Samaniego Bruno, Valarezo Rodrigo, Yánez Cristian Control con Microprocesadores; Ing. Patricio Cruz OBJETIVO Diseñar y construir un sistema domótico para la maqueta de una vivienda con un control microprocesado y computarizado que controle y visualice todos los parámetros del sistema.

RESUMEN

En caso de que la clave fuera errónea se encenderá un led de color rojo, pudiendo ingresar otra vez la clave una vez apretado la tecla D. Se dispone la posibilidad de clave por default, esto es , una vez cambiada la clave por la PC y no acordarse, el usuario debe presionar la tecla * por unos segundos, seguido presionar la tecla 1, y el sistema muestra en el LCD la clave por default.

En el presente proyecto se hace una descripción de los principales conceptos involucrados en la domótica, sus aplicaciones y servicios que ofrece; destacando control de acceso, control de apertura y cierre de cortinas, control de iluminación y control de temperatura, además incluye comunicaciones. Cada control es modular, el usuario podrá ubicar en la parte más conveniente a sus beneficios. Para la comunicación con la Pc usamos rs232 y para la comunicación con cada módulo usamos SPI, mediante una interfaz grafica realizada el LabVIEW.

HARDWARE control de acceso Es el control principal ya que brinda seguridad al hogar. Su implementación esta realizada por un teclado 4 X 4 y un LCD 4x20 y 3 led. El microcontolador retiene los datos que fueron programados y guardados en caso de un corte de energía de acuerdo a la petición hecha. Después de digitar los cuatro números de una clave, se encenderá un led amarillo, Esto es un pequeño aviso de que ya tecleo 4 dígitos. Una vez digitado los 4 dígitos se acepta la clave presionando la tecla D del teclado. Cuando un código de acceso es validado, el teclado responde activando un relé e indica con el LED verde el tiempo de apertura que se le haya programado, para la apertura de la puerta. FIG1.


inicio Call teclado Configurar atmega16 Config puertos Dim variables

1 1

mensaje

If tecla = *

If tecla=1

If dato=

Ingresar clave

Cambiar clave por pc

flujo de corriente a través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento. Como se aprecia, será necesario un puente H por cada bobina del motor, es decir que para controlar un motor Paso a Paso de 4 cables (dos bobinas), necesitaremos usar dos puentes H.

si

Tecla d

Clave por defecto

mensaje

2

1 Call teclado

Call teclado

no If tecla =D

no If tecla=D

si Continuar Compara calve

si

Mensaje clave correcta

If clave in=clave eeprom

no

Mensaje clave incorrecta

2 Abre puerta

wait

Cierra puerta

2

FIG2. CONTROL DE APERTURA Y CIERRE DE CORTINAS el manejo de las cortinas se lo realizó por medio del control de dos motores a pasos bipolares. La operación de las cortinas se la puede realizar manualmente mediante el uso de pulsadores y mediante un PC vía comunicación SPI. En el microcontrolador se programa la secuencia de los motores, que se los controla mediante drivers uln 2003. Los motores a pasos bipolares necesitan ciertos trucos para ser controlados, debido a que requieren del cambio de dirección del

FIG3. CONTROL DE ILUMINACION El programa y circuito implementado tiene la función de controlar la intensidad y el color de diodos emisores de luz mediante la implementación de cuatro señales PWM generadas desde el microcontrolador Atmega16. Se controlo diodos de luz blanca y diodos rgb, para mantener un ambiente de luz de acuerdo al gusto de usuario. La principal desventaja que presentan los circuitos PWM es la posibilidad de que haya interferencias generadas por radiofrecuencia. Éstas pueden minimizarse ubicando el


controlador cerca de la carga y realizando un filtrado de la fuente de alimentación. Led RGB

ambiente; para enfriar solo el ventilador. Para medir la temperatura se usó un LM35, que mediante el conversor análogo digital del micro-procesador se puede hacer la comparación interna.

Es un modelo de color basado en la síntesis aditiva, con el que es posible representar un color mediante la mezcla por adición de los tres colores luz primarios.

Inicio

Manual =1 ó automático=1 Si Comando=1 ó PA.0=0

Si

Inc. Luz Blanca

Comando=2 ó PA.4=0

Si

Dec. Luz Blanca

Actualizar valores para el administrador

Fin

FIG5. CONTROL DE TEMPERATURA El control de temperatura en una casa es muy importante ya que proporciona comodidad y confort a quienes habitan en esta. Se realizó un control on-off. Se utilizó una niquelina y un ventilador para calentar el

FIG6.


SENSOR DE TEMPERATURA

COMUNICACIÓN

El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC.(FIG7). El sensor se presenta en diferentes encapsulados pero el mas común es el to-92 de igual forma que un típico transistor con 3 patas, dos de ellas para alimentarlo y la tercera nos entrega un valor de tensión proporcional a la temperatura medida por el dispositivo. Con el LM35 sobre la mesa las patillas hacia nosotros y las letras del encapsulado hacia arriba tenemos que de izquierda a derecha los pines son: VCC - Vout - GND. Factor de escala: 10mV/ºC

COMUNICACIÓN A TRAVÉS DE LABVIEW

habilito 10k 10k

decre

R1 R2

e rs

4 5 6 1 2 3

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RS RW E VSS VDD VEE

increm

6 7

rs e d4 d5 d6 d7

1 2 3 4 5

6

VOUT

ATMEGA16

AREF AVCC

32 30

1 2 3 4 5 6 7 8

PB0/T0/XCK PB1/T1 PB2/AIN0/INT2 PB3/AIN1/OC0 PB4/SS PB5/MOSI PB6/MISO PB7/SCK

PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 PD3/INT1 PD4/OC1B PD5/OC1A PD6/ICP1 PD7/OC2

14 15 16 17 18 19 20 21

PA0/ADC0 PA1/ADC1 PA2/ADC2 PA3/ADC3 PA4/ADC4 PA5/ADC5 PA6/ADC6 PA7/ADC7 40 39 38 37 36 35 34 33

Es usado principalmente por ingenieros y científicos para tareas como:  Diseño embebido de micros y chips  Control y supervisión de procesos  Visión artificial y control de movimiento  Robótica  Domótica y redes de sensores inalámbricos  Adquisición de datos y análisis matemático  Comunicación y control de instrumentos de cualquier fabricante  Automatización industrial y programación de PACs (Controlador de Automatización Programable)  Diseño de controladores: simulación, prototipaje rápido, hardware-en-elciclo (HIL) y validación Comunicación Serial Utilizando Labview Con Un Microcontrolador En este documento se describen los pasos para comunicar un microcontrolador desde el puerto serial de la computadora (COMX) utilizando los drivers de NI VISA para LabView. El microcontrolador debe contener un programa que ejecute alguna acción de acuerdo a la información enviada a través de su entrada serial. Hardware necesario • Una computadora con al menos un puerto serial tipo RS232. • Un cable de conexión serial (terminales tipo hembra). • Un microcontrolador previamente programado para leer y escribir a puerto serial.

LM35 3

XTAL1 XTAL2

RESET 9

2

U2 21.0

1

12 13

U1

PC0/SCL PC1/SDA PC2/TCK PC3/TMS PC4/TDO PC5/TDI PC6/TOSC1 PC7/TOSC2

22 23 24 25 26 27 28 29

7

FIG8

PRINCIPALES USOS

10k

R4

4

LED-BLUE

ON-OFF

LED-GREEN

T°NORMAL 3

LED-YELLOW

NIQUELINA

5

7 8 9 10 11 12 13 14

LM016L

d4 d5 d6 d7

LCD1

2

1

LED-RED

VENTILADOR

El circuito que se implemento es el siguiente.

LabVIEW es una herramienta gráfica para pruebas, control y diseño mediante la programación. El lenguaje que usa se llama lenguaje G, donde la G simboliza que es lenguaje Gráfico.

Conecte el cable de conexión serial cualquiera de los puertos tipo serial. configuración de los pines del cable conexión serial se muestra adelante en

a La de la


figura 8. Conecte la terminal de transmisión serial del microcontrolador al pin de recepción del cable (pin 2). Conecte la terminal de recepción serial del microcontrolador al pin de transmisión del cable (pin 3). Dependiendo del microcontrolador que se use, esta terminal se puede identificar con etiquetas como SERIN y SEROUT, RXD y TXD, Serial In y serial out. FIG8.

SPI: SERIAL PERIPHERAL INTERFACE Spi es un bus de tres líneas, sobre el cual se transmiten paquetes de información de 8 bits. Cada una de estas tres líneas porta la información entre los diferentes dispositivos conectados al bus. Cada dispositivo conectado al bus puede actuar como transmisor y receptor al mismo tiempo, por lo que este tipo de comunicación serial es full duplex. Dos de estas líneas trasfieren los datos (una en cada dirección) y la tercer línea es la del reloj. Algunos dispositivos solo pueden ser transmisores y otros solo receptores, generalmente un dispositivo que tramite datos también puede recibir.

Ventajas  comunicación Full Duplex  mayor velocidad de transmisión que con I²C o SMBus  protocolo flexible en que se puede tener un control absoluto sobre los bits transmitidos o no está limitado a la transferencia de bloques de 8 bits o elección del tamaño de la trama de bits, de su significado y propósito  su implementación en hardware es extremadamente simple o consume menos energía que I²C o que SMBus debido que

posee menos circuitos (incluyendo las resistencias pull-up) y estos son más simples o no es necesario arbitraje o mecanismo de respuesta ante fallos o los dispositivos esclavos usan el reloj que envía el maestro, no necesitan por tanto su propio reloj o no es obligatorio implementar un transceptor (emisor y receptor), un dispositivo conectado puede configurarse para que solo envíe, sólo reciba o ambas cosas a la vez  usa muchos menos terminales en cada chip/conector que una interfaz paralelo equivalente  como mucho una única señal específica para cada esclavo (señal SS), las demás señales pueden ser compartidas Desventajas  consume más pines de cada chip que I²C, incluso en la variante de 3 hilos  el direccionamiento se hace mediante líneas específicas (señalización fuera de banda) a diferencia de lo que ocurre en I²C que se selecciona cada chip mediante una dirección de 7 bits que se envía por las mismas líneas del bus  no hay control de flujo por hardware  no hay señal de asentimiento. El maestro podría estar enviando información sin que estuviese conectado ningún esclavo y no se daría cuenta de nada  no permite fácilmente tener varios maestros conectados al bus  sólo funciona en las distancias cortas a diferencia de, por ejemplo, RS-232, RS-485, o Bus CAN


CONCLUSIONES 

Los objetivos planteados al inicio de este proyecto se han cumplido en su totalidad, manteniendo el equilibrio ofrecido entre calidad y costos del sistema a diseñarse.

La calidad de vida, el confort, la seguridad y la tecnología representan campos que avanzan de manera conjunta en busca del bienestar personal y material dentro de una infraestructura inteligente.

Los requerimientos de automatización en hogares dependen del grado de inteligencia que se busque otorgar al inmueble, así, en el presente proyecto se estableció un grado de automatización básico que podría ser elevado mediante el empleo de equipos y dispositivos adicionales que el mercado de la automatización ofrece para dicho propósito.

El dimensionamiento de equipos y sistemas empleados para el desarrollo de todo proyecto requiere del conocimiento de las funcionalidades del hogar ya que dicha información constituye la base para poder ejecutar una selección adecuada de los mismos.

solución más sencilla en este caso no es construir un sistema basado en la interconexión de circuitos integrados, sino en el uso de un microprocesador para que el software realice las funciones correspondientes. 

Para realizar los diferentes controles de la casa, fue necesario aplicar todos los conocimientos dictados en la carrera y es especial en la materia control con microprocesadores ya que a lo largo del curso se brindan los conocimientos adecuados para la programación del micro.

Como conclusión final dejaría que esta es la idea que como se conciben los controles y diseños domóticos de manera superficial, ya que hoy en día con el desarrollo de la tecnología , sigue siendo objeto de muchas investigaciones.

BIBLIOGRAFÍA TESIS  NAVARRETE, Jorge Luis. “ Análisis de los sistemas de comunicación utilizados para la implementación de las aplicaciones de la domótica ” Tesis EPN. Quito – Ecuador. 2005.  

Al iniciar el estudio de la domótica fue posible hacer una descripción del hogar digital, sus aplicaciones y servicios que ofrecen y hallar la relación que existe entre estos conceptos; se analizó cuales serian los controles principales que debería tener el hogar para que se el usuario se sienta seguro y confortable. Para realizar el control de sistemas sencillos, basta recurrir a un sistema de control electrónico de lógica combinatoria que contenga circuitos integrados; sin embargo en situaciones más complejas se deben controlar muchas más variables y la

ANDALUZ,Victor. YEPEZ Juan. “Diseño y construcción de un control domótico utilizando Bluetooth por medio de un PDA ” Tesis EPN. Quito-Ecuador.2006

DIRECCIONES ELECTRÓNICAS 

RadioRA® | Home Light Control Systems http://www.lutron.com/CMS400/default .aspx?app=RadioRA

Lutron Shading Solutions | Sivoia® QS Wireless Shading Solutions http://www.lutron.com/cms400/page.a spx?id=29321 Domótica con MATLAB ™


   

http://taringa.net/posts/ebookstutoriales/4723397/domotica-conmatlab.html Domótica Casera http://taringa.net/posts/info/3122858/D om%C3%B3tica-Casera!.html Control de aparatos eléctricos con mando a distancia http://www.control-mando.tk/ Sensor de temperatura www.x-robotics.com/sensores.htm Comunicación SPI http://es.wikipedia.org/wiki/Serial_Peri pheral_Interface http://www.i-mi cro.com/pdf/articulos/spi.pdf RS-232 http://es.wikipedia.org/wiki/RS-232 http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/03 9001258CEF8FB686256E0F005888D 1 Comunicación Serial Utilizando LabVIEW con un Microcontrolador http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/i d/7907 BIOGRAFÍAS

Rodrigo Valarezo. Nació en Quito el 15 de Marzo de 1984. Realizó sus estudios secundarios en el Colegio Fiscomisional Sagrado Corazón (Esmeraldas), donde obtuvo su Bachillerato en Físico Matemático. Actualmente cursa el séptimo semestre de Ingeniería en Electrónica y Control en la Escuela Politécnica Nacional. Áreas de interés: Robótica, y Automatización. César Palacios F. Nació en Riobamba el 2 de Agosto de 1988. Realizó sus estudios secundarios en el Instituto Tecnológico Central Técnico en la especialidad Electrónica Industrial. Actualmente cursa el séptimo semestre de Ingeniería en

Electrónica y Control en la Escuela Politécnica Nacional. Áreas de interés: Informática, robótica y control industrial, diseño asistido por computador.

Cristina Alexandra Campaña Enríquez Nació el 6 de septiembre en la ciudad de Ambato. Realizó sus estudios primarios en la Escuela Fiscal Mixta “9 de Julio” y sus estudios secundarios en la Unidad Educativa “Domingo Savio” de la cuidad de Cayambe obteniendo el título de bachiller en Humanidades Modernas especialización Físico-Matemático Químico-Biólogo. Actualmente cursa el séptimo semestre de la Escuela Politécnica Nacional.


Control Domotico