PROTOTIPO DE CONTROL UNIVERSAL INALÁMBRICO DE APARATOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS PARA DISCAPACITADOS

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Adrián Márquez Pinto
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1 PROTOTIPO DE CONTROL UNIVERSAL INALÁMBRICO DE APARATOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS PARA DISCAPACITADOS Fabio Vega Nieto. Grupo de óptica e Informática, Universidad Popular del Cesar, Valledupar, Colombia. ingfabiovega@hotmail.com RESUMEN Se desarrollo un prototipo de control universal inalámbrico de aparatos electrónicos a bajo costo con un microcontrolador PIC16F628A [2] con módulos externo Transmisor de RF, otro PIC16F877A con Modulo de recepción RF sintonizados a una frecuencia de trabajo de 4Mhz banda libre. Se utilizado el módulo interno del microcontrolador USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) para el envió y sincronización de tramas serial de datos por radio frecuencia. El prototipo esta Especialmente diseñados para brindar una herramienta de control a discapacitados para el encendido y apagado de las luces, ventiladores, lámparas etc. Como también mejorar el confort, calida de vida con productos demóticos de uso común. Todo el programa del microcontrolador esta optimizado por interrupciones, macro-funciones y esta escrito en MPLAB 8.4 El prototipo se encuentra actualmente terminado. Palabras claves: Control Inalambrico de aparatos electricos, microcontrolador PIC16F628A, modulos de Radiofrecuencia ABSTRACT It was developed a prototype wireless universal control electronic devices at low cost with a microcontroller PIC16F628A [1] with external modules, RF transmitter, another PIC16F877A with RF receiver module tuned to a working frequency of 4MHz band free. It used the internal module of the microcontroller USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) for sending serial frame synchronization and radio frequency data. The prototype is especially designed to provide a tool for the disabled to control the on and off lights, fans, lamps, etc. Also improve the comfort, warm living with demotic commonly used products. The entire program is optimized for microcontroller interrupt, macro-functions and is written in MPLAB 8.4 The prototype is now finished. Key Words: Wireless control of electric, PIC16F628A microcontroller, modules Radio Frecuency 1. Introducción Se entiende por domotica [1] al conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación. 1

com RESUMEN Se desarrollo un prototipo de control universal inalámbrico de aparatos electrónicos a bajo costo con un microcontrolador PIC16F628A [2] con módulos externo Transmisor de RF, otro

2 En el presente artículo se presenta una solución a bajo costo para el encendido y apagado de aparatos eléctricos y electrónicos a través de un mando inalámbrico. Prototipo especialmente diseñado para discapacitados o para todas aquellas personas que deseen controlar sus dispositivos electrónicos y tener mejor calidad de vida. 2. Diseño del prototipo de control inalámbrico El dispositivo consta de un mando principal de control conformado por un teclado matricial 4x, conectado a un Microcontrolador PIC16F628A [2] y este al decodificar la tecla presionada envía una trama serial por el modulo transmisor de radiofrecuencia a una velocidad de 4800 baudios. El modulo receptor de radiofrecuencia envía directamente la trama de bits recibida al microcontrolador receptor PIC16F628A, el cual decodifica y sincroniza los datos para activar y desactivar los relevos. El esquema general del proyecto se observar en la Fig. 1. Fig. 1. Esquema general del prototipo de control por radiofrecuencia 2.1 Módulos de Radio Frecuencia Se emplearon módulos de comunicación por radio frecuencia que llamaremos (RF), de bajo costo, con las siguientes características técnicas que se observan en la Tabla 1 para el modulo transmisor que llamaremos (MTX) y en la Tabla 2 el modulo receptor (MRX) Tabla. 1. Especificaciones técnicas del modulo Transmisor Tabla. 2. Especificaciones técnicas del modulo Receptor Los módulos de RF se pueden observar en la Fig. 2. Donde se observa la imagen física y el conexionado de pines.

Diseño del prototipo de control inalámbrico El dispositivo consta de un mando principal de control conformado por un teclado matricial 4x, conectado a un Microcontrolador PIC16F628A [2] y este al

3 Fig. 2. Modulo RF y pines de conexión 2. Sincronización de datos por radiofrecuencia Se emplearon 4 bytes de trama para sincronizar los datos enviados del transmisor al receptor. Se utilizo el modulo interno USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) de los Microcontroladores. El primer byte es un dato de basura (OXAA en hexadecimal) de pre-recepción de trama. El segundo byte enviado es un byte de inicio ( { ) y sincronización de la trama. Para que el Microcontrolador receptor sepa que Inicia la trama. El tercer byte es el dato de la tecla que fue presionada. El cuarto byte es un byte de fin de trama ( } ) que indica que los bytes anteriormente recibidos son correctos y ya puede proceder a encender o apagar los aparatos electrónicos. El algoritmo de recepción de trama por Rf se puede observar en al Fig. Los datos del MTX son enviados cada vez que se presiona un botón del teclado matricial. 2.4 Programa de los Microcontroladores Fig.. Algoritmo de Recepción de Trama RF El programa del MTX y MRX están optimizados por Interrupciones y macros en MPLAB []. Donde se destaca gestión automática de interrupciones por macros. Las macros son un conjunto de rutinas desarrollada en asembler que permiten llevar la programación a un lenguaje de más

El primer byte es un dato de basura (OXAA en hexadecimal) de pre-recepción de trama. El segundo byte enviado es un byte de inicio ( { ) y sincronización de la trama.

4 alto nivel, estas rutinas se pueden ensamblar condicionalmente. Como ejemplo la macro IFFIL (si Registro Igual a) tiene como argumentos el registro, la constante de comparación, y la etiqueta si no cumple la condición, observe la Fig. 5. Donde está la macro comentada Las macros para la transmisión de tecla presionada por RF se puede observar en Fig. 4. Se destaca que las macros automáticamente decodifican la tecla presionada por interrupción y en la Devuelven en la variable REG_TEC4X, direccionando el puntero a la etiqueta INT_TEC4X, cada vez que una tecla es presionada. Fig. 4. Código de envió de datos por RF por interrupción En la Fig. 5 Se observa la recepción automática por interrupciones de datos Seriales Vía RF, cada vez que se recibe un byte de trama RS22 [4] puntero de programa del microcontrolador receptor llega a la etiqueta INT_UART_RX y el byte recibido esta en la variable REG_UART. Se utilizo una variable de 8 bit CONT_RX y REG_RX_1 para gestionar la recepción de la trama de recepción. El algoritmo de recepción de trama se puede observar en la Fig Diseño electrónico Fig. 5. Código de Recepción de datos por RF por interrupción Se empleo en el MTX como fuente una batería recargable de 5V, un teclado 4x. Se destaca que el microcontrolador se le activo el modo SLEEP y el modulo de radiofrecuencia la fuente de voltaje se suministra a través de un transistor PNP 2N906 para ahorrar energía, la cual solo

Donde está la macro comentada Las macros para la transmisión de tecla presionada por RF se puede observar en Fig. 4.

se activa cuando una tecla es presionada la cual genera una interrupción del microcontrolador para que salga del modo SLEEP [2] decodifique la tecla

El esquema electrónico del modulo transmisor se puede observar en la Fig. 6.

5 se activa cuando una tecla es presionada la cual genera una interrupción del microcontrolador para que salga del modo SLEEP [2] decodifique la tecla presionada active la fuente de alimentación del modulo TX, envié la trama por RF y finalmente vuelva al modo SLEEP. El esquema electrónico del modulo transmisor se puede observar en la Fig. 6. Fig. 6. Esquema Electrónico modulo transmisor El esquema electrónico como el circuito impreso del MRX en Eagle [5] se observan en la Fig. 7. Fig. 7. Esquema Electrónico modulo Receptor Los Circuitos Implementados se pueden observar en las Fig. 8 Fig. 8. Prptotipo Implementado.

6 Pruebas Preliminares Fig. 9. Mando Inalámbrico Implementado Se realizaron pruebas preliminares en protoboard, donde se comprobó que la máxima velocidad de comunicación fue de 9600 baudios, pero al momento de conectar los Relevos y Fuente con transformador más grande distancia de control se reducía a menos de 5 metros. Para esto se monto en protoboard como se observa en la Fig. 10. La prueba consistió en enviar por RF cada vez que se presionada el pulsador una trama y el micro receptor la recibir la trama correcta hacia parpadear un LED (diodo emisor de luz). Fig. 10. Montaje electrónico para prueba de Módulos RF Se logro una distancia de comunicación de 0 metros en interiores con paredes de por medio y de 70 a 80 metros en exteriores con línea de vista entre los módulos de comunicación RF. 4 Conexionado de relevos El encendido de dispositivos eléctricos como Luces, Lámparas, velas en general dispositivos ON-OFF permite una conexión especial para conmutar su estado de manera independiente del suiche de la pared de tres pines, con el sistema de control inalámbrico. La conexión se realiza como se observa en la Fig. 10 donde se observa la conexión del relevo con el suiche SW1 los 120V AC y la carga L1. Analizando el circuito podemos ver que el relevo y el suiche funcionan de manera independiente consiguiendo el encendido y apago de forma indistinta del prototipo de control y el suiche de la pared. Este tipo de conexión se conoce comúnmente como circuito escalera. El esquema de conexionando se puede observar en la Fig

y Fuente con transformador más grande distancia de control se reducía a menos de 5 metros. Para esto se monto en protoboard como se observa en la Fig. 10.

7 Fig. 11. Conexión de relé a suiche de tres pines Conclusiones El seguimiento de las normas indicadas permitirá que su trabajo no sólo se destaque por su contenido, sino que también resulte visualmente atractivo. El prototipo se puede implementar en casas y edificios sin causar conflicto con los sistemas electrónicos allí instalados. En pruebas realizadas se encontró que la máxima velocidad de envió y recepción de datos satisfactorio fue de 9600 baudios. Pero al momento de encender los relevos la distancia de comunicación en los módulos se disminuía a menos de 5 metros. Se lo logro la comunicación inalámbrica satisfactoria en exteriores hasta de 80 metros y en interiores hasta 0 metros, con una velocidad de 4800 baudios. El prototipo funciona independientemente de los suiches que se estén utilizando, haciendo ideal para discapacitados. REFERENCIAS [1] [2] devicedoc/40044f.pdf [] n019469&part=sw [4] José M. Angulo, and Susana R. Yesa, and Ignacio A. Martínez. MICROCONTROLADORES <<PIC>>. Diseño práctico de aplicaciones. SEGUNDA PARTE: PIC 16F8XX. Mc Graw Hill. [5]

atractivo. El prototipo se puede implementar en casas y edificios sin causar conflicto con los sistemas electrónicos allí instalados.

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