UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ. Ricardo Duarte Jáquez Rector. David Ramírez Perea Secretario General

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1 Casa inteligente y segura (fase 2)

2 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ Ricardo Duarte Jáquez Rector David Ramírez Perea Secretario General Manuel Loera de la Rosa Secretario Académico Francisco López Hernández Instituto de Ingeniería y Tecnología Luis Enrique Gutiérrez Casas Coordinador General de Investigación y Posgrado Ramón Chavira Chavira Director General de Difusión Cultural y Divulgación Científica

3 Universidad Autónoma de Ciudad Juárez Casa inteligente y segura (fase 2) Jesús Rodarte Dávila Jenaro Carlos Paz Gutiérrez José Saúl González Campos Ramsés Román García Martínez Ingeniería y Tecnología Coordinación General de Investigación y Posgrado Lisbeily Domínguez Ruvalcaba Coordinadora de la colección

4 Rodarte Dávila, Jesús; Paz Gutiérrez, Jenaro Carlos; González Campos, José Saúl; García Martínez, Ramsés Román. Casa inteligente y segura (fase 2) / Jesús Rodarte Dávila, Jenaro Carlos Paz Gutiérrez, José Saúl González Campos, Ramsés Román García Martínez. Ciudad Juárez, Chih. : Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, (Colección Textos Universitarios, Serie Investigación) 40 p.; 30 cm. Incluye bibliografía Colección Reportes Técnicos de Investigación Isbn: Serie IIT, Vol. 10. isbn: Contenido: 1. Planteamiento. 2. Metodología. 3. Resultados. 4. Conclusiones. D. R. Rodarte Dávila, Jesús; Paz Gutiérrez, Jenaro Carlos; González Campos, José Saúl; García Martínez, Ramsés Román. La edición, diseño y producción editorial de este documento estuvo a cargo de la Dirección General de Difusión Cultural y Divulgación Científica, a través de la Subdirección de Publicaciones.

5 Ín d i c e Resumen 7 Abstract 9 Palabras clave 10 Usuarios potenciales 10 Reconocimientos 10 I. Introducción 11 I. Pl a n t e a m i e n t o 1.1 Antecedentes Marco teórico Arduino Processing Sensores de movimiento Comunicación inalámbrica 19 II. Me t o d o l o g í a III. Re s u l t a d o s IV. Co n c l u s i o n e s Referencias Anexo a atmega8 36 Anexo b transmisor y receptor 37 Anexo c codificador y decodificador 38

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7 Re s u m e n La domótica (casa robot) abarca todas las fases de la tecnología del hogar inteligente, incluidos los sensores altamente sofisticados y los controles que automatizan la temperatura, iluminación, sistemas de seguridad y muchas otras funciones. De alguna manera estos objetivos se integran con la visión propuesta por la computación ubicua, la cual establece como un parámetro deseable el que un sistema tenga una alta integración con el entorno para volverse prácticamente invisible al usuario final, es decir, se promueve la funcionalidad de un sistema sin que exista una percepción evidente por parte de quien lo utiliza. Hemos intentado con el diseño conceptual utilizado en este proyecto cumplir con estas expectativas. El diseño del sistema considera ofrecer una solución de bajo costo, implementable con elementos comunes en el mercado e integrando el uso de software y hardware libres, los cuales permiten su adquisición a precios económicos, como es el caso de Arduino, o gratuito, como es el caso de Processing. Al mismo tiempo, este tipo de herramientas permite su modificación para adecuarse en caso necesario a necesidades específicas, por estar disponibles bajo licencias open-source. El sistema de seguridad implementado para esta fase 2 (dos) de Casa Inteligente y Segura, está integrado por una red de sensores de movimiento PIR, los cuales se comunican en forma inalámbrica con la placa Arduino mediante el uso de circuitos de comunicación RF basados en el transmisor TWS-434A y el receptor RWS-434, complementados con el codificador HT12E y el decodificador HT12D, La elección de los sensores se realizó pensando en una relación costo-beneficio, ya que este tipo de sensores de movimiento se basan en la detección de cambios de radiación infrarroja en el entorno, lo cual a través de los años ha demostrado ser una manera confiable y económica de monitorear intrusiones en espacios protegidos. Una vez, que los datos provenientes de los sensores se reciben en la placa Arduino, el programa del micro controlador gobierna la lógica del sistema para actuar como una interfaz entre el hardware y el software, este último que es ejecutado en una computadora. La comunicación hacia la computadora se da con el protocolo serial y la aplicación que recibe los datos en la computadora ha sido desarrollada en el lenguaje Processing. Esta aplicación muestra una interfaz visual, recreando un modelo virtual del interior 7

8 8 de una casa y donde, a través de mensajes en tiempo real, se declaran las alertas en el caso en que alguno de los sensores en la red detecte algún movimiento intrusivo. Creemos que el desarrollo de este proyecto ha alcanzado sus objetivos al implementar un sistema de seguridad para uso en el hogar que favorece las comunicaciones inalámbricas y así integrarse de manera más transparente al entorno del usuario. De manera similar intenta ser autónomo y requerir el mínimo de atención para seguir funcionando adecuadamente. En cualquier caso es posible ampliar el alcance de este proyecto aprovechando la infraestructura ya propuesta. Por ejemplo, la comunicación de los datos desde la placa Arduino hacia la computadora puede realizarse también en forma inalámbrica e incluso directamente a través de internet. De esta manera, la computadora puede localizarse físicamente lejos de la casa, en cualquier parte donde se juzgue conveniente, para mostrar el estado de los sensores en tiempo real. Otro aspecto importante en el diseño de la aplicación es la facilidad que brinda el lenguaje Processing para compilar la aplicación como un programa ejecutable en forma local o como un applet de Java para ser ejecutado por un navegador de Internet. Esto permitiría que la aplicación misma pueda utilizarse directamente desde cualquier computadora con conexión a Internet, ampliando las posibilidades de su uso. Casa inteligente y segura (fase 2)

9 Ab s t r a c t Home Automation (House robot) covers all phases of smart home technology, including highly sophisticated sensors and controls to automate temperature, lighting, security systems and many other functions. Somehow these objectives integrate with the vision proposed by the ubiquitous computing, which establishes as a desirable parameter that a system has to have a high integration with the environment to become almost invisible to the end user. For instance, it promotes full system functionality with none or minimal notice from whom is using it. We have tried with the conceptual design used in this project to meet these expectations. The design of the system offers a low-cost solution, implementable with common elements in the market and by integrating the use of free hardware and software, which allows their acquisition at affordable prices, as it is the case of Arduino, or just for free, as it is the case of Processing. At same time, these kinds of tools allow customizations to fit, if necessary, special needs. This is possible due they are developed under an open-source licensing. The security system implemented for this phase 2 (two) of Smart and safe house, is integrated with a network of motion detection PIR sensors, which communicate wirelessly with the Arduino board through the use of circuits of RF communication based on the TWS-434A transmitter and the RWS-434 receiver, complemented with the HT12E encoder and the HT12D decoder. The choice of sensors was made by thinking in the cost-benefit ratio, considering that this type of motion sensors are based on the detection of changes in the infrared radiation at the environment, which has proven over the years to be a reliable and economical way of sensing intrusion into protected spaces. Once data from the sensors are received in the Arduino board, program in the microcontroller governs the logic of the system to act as an interface between the hardware and the software, with the latter executed in a computer. The computer communication is achieved by using a serial protocol and the application, which receives the data in the computer, has been developed in the Processing language. This application shows a visual interface that recreates a virtual model of a house interior 9

10 10 and raises an alert, through messages generated in real time, in the case of one of the sensors in the network detects some intrusive motion. We believe that the development of this project has achieved its objectives about implementing a security system for home usage that favors wireless communications, and thus would be integrated more transparently into the user environment. At same time, it tries to be autonomous and to require a minimum attention to continue functioning properly. In any case, it is possible to extend the scope of this project by taking advantage of the already proposed infrastructure. For instance, the data communication from the Arduino board to the computer can also be made wirelessly, and even directly through the Internet. In this way, the computer can be physically located away from home, just anywhere where it seems to be needed, to display the status of the sensors in real time. Another important aspect in the design of this application is the provided by the Processing language to compile the application as a stand-alone executable or as a Java applet to be executed from a Web browser. This would allow that the application itself could be used directly from any computer with Internet connectivity, thus extending the possibilities of its use. Palabras clave Domótica, seguridad, detección de movimiento. Usuarios potenciales Este proyecto puede servir como referencia para personas que desean incursionar en la aplicación de dispositivos electrónicos para implementar sistemas de seguridad en el hogar, especialmente si se desea un sistema de bajo costo y con la utilización de componentes open-source tanto de hardware como de software. De igual manera puede servir como antecedente a otros investigadores que desean incorporar algunos de los elementos descritos en este proyecto para aplicarlo en otras áreas donde se requiere utilizar sistemas de recolección de datos desde sensores, en forma inalámbrica, para diferentes usos. Reconocimientos Nuestro especial reconocimiento al alumno Ramsés Román García Martínez por su dedicación en la implementación del prototipo en esta fase 2 del proyecto Casa inteligente y segura. Asimismo, agradecemos a la UACJ por el financiamiento otorgado a este proyecto. Casa inteligente y segura (fase 2)

11 I. In t r o d u c c i ó n Sabemos que en esta sociedad hay un gran índice de delitos de robo a casahogar, los cuales además han aumentado considerablemente en los últimos años, tanto en su número como en los niveles de violencia, ya que no es infrecuente que se lleven a cabo incluso con las personas afectadas siendo retenidas en el interior de su hogar durante el momento del robo. Esto ha ocasionado que se construyan sistemas, basados en el uso de la tecnología, que permitan prevenir o disuadir a los delincuentes de cometer estos actos ilícitos. Es precisamente con los avances tecnológicos recientes, que cada vez se pueden implementar sistemas más complejos y sofisticados, aunque también en una variedad suficiente como para ser accesibles a diferentes niveles de presupuestos y necesidades específicas del usuario final. Por ejemplo, puede haber una amplia variedad en cuanto a la cantidad y características de los sensores incluidos, en el tipo de transmisión de datos, como lo sería mediante la utilización de cables o radiofrecuencia, entre otros factores. El propósito de este proyecto es el de implementar un sistema de seguridad, que ayude al usuario a prevenir el delito de robo en su hogar y que esté construido bajo las premisas de que se pueda utilizar con la infraestructura presente en un hogar común de clase media, que ofrezca una mayor seguridad y que se apegue a un presupuesto económico. En forma general, el diseño del sistema tiene los siguientes elementos: los sensores seleccionados serán los encargados de percibir, mediante un cambio de temperatura, si hubo algún movimiento intrusivo y de esta manera enviarán las señales adecuadas a los transmisores, los cuales se encargarán de que estos datos puedan ser recibidos y después procesados por un micro controlador. Finalmente se podrán visualizar los resultados en una computadora mediante el uso de un software que indicará exactamente qué sensor fue el que registró actividad o movimiento. Para la aplicación de este proyecto se tuvieron que aplicar diversas técnicas de comunicaciones en cuanto a la transmisión inalámbrica entre el transmisor y el receptor; para el desarrollo del programa del micro controlador fue necesario aplicar técnicas de sistemas digitales y finalmente, para la parte del software en la interfaz con el usuario se utilizó el lenguaje Processing, el cual está basado en Java, debido a su característica de ser software libre y a su facilidad de creación de contenido visual. 11

12 12 El funcionamiento detallado del sistema se explica en los próximos capítulos, en donde se describirá individualmente cada componente utilizado, así como el funcionamiento del programa desarrollado para el micro controlador y la aplicación grafica que permite observar los resultados en Processing. Casa inteligente y segura (fase 2)

13 II. Pl a n t e a m i e n t o 1.1 Antecedentes Los sistemas de seguridad han sido una necesidad en el hogar durante los últimos años, por lo que a través del tiempo han existido varios tipos de sistemas de seguridad que varían en el nivel de protección y en sus características físicas. A medida que las sociedades evolucionaron, las causas que generan la inseguridad se hicieron más complejas. Cuando hacemos referencia a un sistema de seguridad no estamos hablando únicamente de sensores, cámaras y alarmas, sino también de puertas blindadas, persianas protegidas o rejas de seguridad. Los sistemas de seguridad han evolucionado de la siguiente manera: primero se utilizaron medios físicos tales como cerraduras y rejas que son fácilmente vulnerables si se cuenta con tiempo suficiente y se tiene la herramienta necesaria. Cuando se inventaron las primeras cerraduras, éstas eran grandes cajas metálicas que para abrirse necesitaban llaves de hierro grandes y pesadas. A través del tiempo se minimizó su tamaño pero de igual manera tienen una gran vulnerabilidad. Después esto ya no fue suficiente, ya que aun así se podía ingresar al hogar asegurado, por lo que se dio un avance tecnológico en la seguridad del hogar mediante los sistemas de seguridad electrónicos. Se desarrollaron las alarmas sonoras que tienen la función de actuar como factor disuasivo ante la irrupción de un ladrón. Estos sistemas no cuentan con conexión externa, se trata únicamente de un sistema acústico el cual activa una sirena. En esta época aún se siguen utilizando pero con otras funciones agregadas al sistema o como factor secundario. Después, tras el avance de la electrónica se incorporó el uso del micro controlador, el cual ha sido de gran utilidad en el tema de la seguridad, tanto en los hogares como en un sinnúmero de aplicaciones. Por ejemplo, a las alarmas sonoras se les agregó un microprocesador, el cual se comunica con un llamador telefónico en caso de la intrusión de algún individuo; esto permitía la comunicación con una estación base de seguridad. En este tipo de sistemas no se garantiza la recepción del aviso del evento, por lo que después a estos sistemas se les agregó la funcionalidad de un microprocesador con comunicador digital incorporado; en estos casos se recibe una confirmación de que la llamada ha sido recibida. 13

14 14 Con la evolución de los sistemas de seguridad, también se fueron construyendo diferentes sensores con características únicas y de gran utilidad, que es uno de los dispositivos esenciales en los sistemas de seguridad actuales. Por ejemplo, se desarrollaron los sensores ultrasónicos, los cuales detectan la variación del sonido como cuando se rompe un cristal y por esta razón suelen colocarse en las ventanas. También se desarrollaron los sensores infrarrojos, los cuales analizan las variaciones térmicas que se producen en un radio específico determinado por el fabricante. También se desarrollaron los sensores magnéticos, los cuales son utilizados para puertas y ventanas. Estos sensores consisten en placas imantadas que generan un campo magnético que activa la alarma cuando alguien abre la puerta o la ventana. Estos dispositivos basados en sensores se volvieron indispensables ya que dependiendo de la manera deseada de asegurar el lugar y del presupuesto disponible, son utilizados de un tipo u otro según cada caso. Con el desarrollo de los microcontroladores y los diferentes tipos de sensores existentes se dio un gran avance tecnológico y los sistemas de seguridad ahora son menos vulnerables, dependiendo de las características con las que cuenta el sistema. En conjunto con los dispositivos ya mencionados, en los sistemas más complejos, suelen utilizarse circuitos cerrados de televisión (CCTV), el cual consiste en un sistema de cámaras situadas a lo largo del lugar a resguardar, conectados a un sistema de vigilancia similar a una televisión. El circuito de televisión puede ser un eficaz sistema de vigilancia pero por su costo solo suele utilizarse en ciertos casos, por ejemplo en empresas grandes o en estacionamientos vigilados, pero en los hogares es rara su utilización. Los sistemas de seguridad más utilizados en el hogar son los basados en detectores de movimiento. Los sensores de movimiento más utilizados en el hogar son de microondas, pasivos infrarrojos y los ultrasónicos. Los sensores de microondas fueron diseñados específicamente para eliminar el problema de movimientos falsos, estos sensores son útiles en espacios en el hogar donde haya áreas grandes que supervisar debido a que las microondas que envía alcanzan distancias más grandes que los infrarrojos; el problema es que el costo se eleva, ya que estos sensores tienen un precio más elevado que el pasivo infrarrojo. Aunque la tecnología de los sensores ultrasónicos ya es antigua, ésta sigue siendo usada en sistemas de vigilancia que incorporan el uso de la detección de movimiento, ya que es sencillo percibir cuando se trastorna la frecuencia de las ondas acústicas y con esto se manda una señal para activar la alarma. Aun con el desarrollo de los sensores y su gran demanda en sistemas de seguridad para el hogar, éstos no son imprescindibles ya que el avance tecnológico también ha permitido crear cerraduras electrónicas como una forma de disuasión. Estas pueden contener cerraduras básicas para ingresar llave o pueden incorporar un teclado para introducir una clave de acceso, a lo que se llama cerraduras de combinación numérica, también puede ser mediante acceso biométrico o mediante una cerradura de control remoto. Las cerraduras de combinación numérica operan de manera que se tiene que ingresar un código o contraseña personal de varios dígitos para permitir el acceso. La Casa inteligente y segura (fase 2)

15 cerradura por acceso biométrico consiste en una tecnología basada en el reconocimiento de una característica física intransferible de cada una de las personas que habitan en el hogar, como puede ser la huella digital, el rostro, el iris, la voz o la firma. En cuanto a la cerradura de control remoto, éstas aparentan ser cerraduras regulares, pero no utilizan una llave tradicional, sino un pequeño control remoto que, previamente programado, las abre o cierra como la puerta de un garaje. También suelen usarse tarjetas programadas para abrir puertas, pero éstas son usadas más en hoteles o en empresas grandes. Una desventaja de utilizar cerraduras de alta tecnología en el hogar es que este sistema solo puede ser aplicado en puertas, por lo que se necesitaría contar con una red de sensores para brindar seguridad en los cuartos del hogar. El desarrollo tecnológico de la comunicación inalámbrica también ha contribuido a los sistemas de seguridad ya que esto elimina la necesidad de comunicar todo el sistema mediante cables. De esta manera dependiendo del alcance entre transmisor y receptor puede enviarse información a largas distancias mediante repetidores, aparte de que tienen algunas de las características de los sistemas anteriores, tales como sensores infrarrojos, marcación telefónica a una estación de seguridad o a un teléfono predeterminado, activación de alarmas, entre otros dispositivos Marco teórico Arduino El micro controlador es la parte esencial de la aplicación encargada de tomar decisiones mediante un programa de control. En este proyecto se utilizó la placa llamada Arduino [1], la cual proporciona los elementos de interfaz necesarios a la familia de microprocesadores ATmega. De esta forma ya no es necesario agregar elementos en forma individual, tales como el cristal de cuarzo, capacitores, cables y la necesidad de soldar terminales o cables hacia los dispositivos externos, entre otras cosas. Existen algunos micro controladores (Parallax Basic Stamp, Netmedia s BX-24, entre otros) que ofrecen funciones similares a las del Arduino. Sin embargo, es atractivo utilizar el Arduino debido a que ofrece un costo accesible y es una plataforma de hardware y software abierto, esto es, los esquemáticos o ficheros CAD (Computer Aided Design o diseño asistido por computadora) están disponibles bajo licencia opensource por lo que se pueden modificar, si así se desea, para ajustarse a necesidades específicas [3]. La placa está basada en un circuito impreso que cuenta con el microcontrolador y entradas y salidas analógicas y digitales. Los proyectos en Arduino pueden ser autónomos o pueden crearse interfaces con otro software a través de comunicación serial o protocolos Xbee o Zigbit, entre otros. Su lenguaje de programación está basado en otra placa similar llamada Wiring y es básicamente una versión simple de lenguaje C. Maneja un entorno de desarrollo diseñado expresamente para ser simple o minimalista, basado en otro proyecto de software libre llamado Processing. [7]. II. Pl a n t e a m i e n t o

16 16 El software de Arduino corre en distintas plataformas como Windows, Macintosh OSX, y Linux, a diferencia de otros microcontroladores que están limitados solo a Windows. A continuación se listan algunas de las placas Arduino disponibles [9]: ɶɶ Arduino Mega: placa de micro controlador basado en ATmega1280. ɶɶ Arduino Uno/Diecimila/Duemilanove: placa de microcontrolador basado en ATmega168 o ATmega 328. ɶɶ Arduino Bluetooth: placa con un módulo Bluetooth incorporado que permite la comunicación inalámbrica. ɶɶ Arduino Pro: utilizado por usuarios avanzados que requieren flexibilidad y bajo costo. Viene con el mínimo de componentes. ɶɶ Arduino Nano: placa pequeña y completa, trabaja de manera similar al Ar- duino Duemilanove sólo le falta un toma corriente DC y trabaja con un cable Mini-B USB. ɶɶ Arduino Mini: el micro controlador en el Arduino Mini es físicamente más pe- queño. Es más frágil y fácil de romper en comparación con una placa regular de Arduino. La placa Arduino usada en este proyecto incorpora el convertidor USB (Universal Serial Bus o Bus Universal en Serie) a serial FTDI modelo FT232RL el cual requiere menos componentes externos que el FT232BM. La placa Arduino puede adquirir voltaje de dos maneras: la primera es mediante el puerto USB, por el cual se suministran 5V (volts), o puede ser mediante un regulador de voltaje en el rango de 5V a 15V. La manera de adquirir el voltaje se selecciona mediante un jumper (puente) colocado entre el regulador de voltaje y el puerto USB. En la figura 1 podemos observar la placa Arduino. Figura 1. Arduino Casa inteligente y segura (fase 2)

17 2.2.2 Processing 17 El lenguaje de programación utilizado en este proyecto para desarrollar la aplicación que muestra el comportamiento en tiempo real de los sensores en una computadora es llamado Processing [7]. Este lenguaje está basado en Java y tiene como principal objetivo el poder crear fácilmente interfaces gráficas por lo que es adecuado para desarrollar aplicaciones de gran contenido visual. Al ser un lenguaje completo puede llegar a facilitar el desarrollo de proyectos donde otras plataformas, como Adobe Flash, también serían candidatas a utilizarse, pero que tienen limitaciones al momento de querer tener un control completo de la funcionalidad esperada. Una particularidad importante de este entorno de desarrollo es que ha sido diseñado para ser simple, llegando a ser minimalista si se compara con otros entornos de programación como el Visual Studio de Microsoft o Eclipse y CodeBlocks, entre otros. Las aplicaciones desarrolladas en Processing pueden ser generadas tanto en la forma de archivos ejecutables como en applets de Java, los cuales pueden ser integrados en páginas o aplicaciones Web de una manera directa. Gracias a que este entorno esta creado utilizando el lenguaje Java, se incrementan las capacidades del programa, ya que es posible incorporar código Java y mezclarlo con el código propio del programa en Processing, teniendo lo mejor de ambas posibilidades, la orientación gráfica y facilidad de uso del Processing y la potencia y el hecho de ser de propósito general del Java. El proyecto Processing nació en una sesión de lluvia de ideas en el 2001 cuando los desarrolladores buscaban una mejor manera para probar sus ideas en el código y reducir el tiempo que pasaban programando en C++. Otro de los propósitos era crear un lenguaje para enseñar como programar a los estudiantes de diseño y arte, y una forma más fácil de trabajar con gráficos a los estudiantes más técnicos. Al contrario de los lenguajes convencionales este lenguaje deja atrás las salidas de la consola para centrarse en los gráficos y la interacción. La fase alfa comprendió el periodo de agosto del 2002 hasta abril del 2005, mientras que el beta público fue liberado hasta noviembre del Desde entonces ha sido utilizado por miles de personas en el mundo, mientras que el software era revisado continuamente y varias de las ideas originales se han reforzado y otras han cambiado. Mediante las bibliotecas se ha permitido extender las posibilidades del software, en la actualidad cuenta con más de 100 bibliotecas. El 29 de noviembre de 2008 se lanzó la versión 1.0 del software, ésta significó la estabilidad del lenguaje después de 7 años de trabajo. Nueve años después de sus orígenes ha llegado más lejos de lo que se tenía previsto, alcanzando sus metas y descubriendo que puede ser útil incluso en otros contextos [10]. Es un software que sirve como un cuaderno de bocetos, puede ser utilizado no solo por programadores sino también por artistas o diseñadores profesionales. Fue diseñado específicamente para generar o modificar imágenes, un software tanto para principiantes los cuales pueden desarrollar su aplicación en muy poco tiempo como para usuarios avanzados. II. Pl a n t e a m i e n t o

18 18 Processing es un lenguaje de programación de código abierto para las personas que desean crear imágenes, animaciones e interacciones. Inicialmente fue desarrollado para enseñar los fundamentos de programación dentro de un contexto visual. Es un entorno de programación multimedia y gráfico [4]. Algunas características que tiene este programa son las siguientes [7]: ɶɶ Es Gratuito y de código abierto. ɶɶ Se pueden crear programas interactivos usando 2D o 3D. ɶɶ Tiene integración con OpenGL. ɶɶ Está disponible en GNU/Linux, Mac OS X, y Windows. ɶɶ Está basado en Java. Se pueden utilizar clases de Java. ɶɶ Cuenta con una interfaz sencilla manteniendo lo esencial. ɶɶ Se pueden producir aplicaciones locales o applets. ɶɶ Entre las bibliotecas ya integradas, cuenta con funciones para importación de archivos XML y SVG, exportación a formatos PDF y DXF, así como funciones para trabajar con video, redes y comunicación serial Sensores de movimiento Un sensor es un dispositivo que, a partir de la energía del medio donde se mide, da una señal de salida transducible que es función de la variable medida. Estas variables de instrumentación adquiridas por el sensor, son transformadas en variables eléctricas. El sensor sugiere un significado extenso: La ampliación de los sentidos para adquirir un conocimiento de cantidades físicas que, por su naturaleza o tamaño, no pueden ser percibidas directamente por los sentidos. Hoy en día existen varios tipos de sensores y con variadas aplicaciones, en este caso, respecto al proyecto, los sensores de movimiento son muy utilizados en la seguridad del hogar o en circuitos cerrados de televisión. Hay varios tipos de sensores de movimiento basados en la tecnología de los rayos infrarrojos o las ondas ultrasónicas para poder captar en tiempo real los movimientos que se generan en un espacio determinado. Los sensores de movimiento son uno de los dispositivos más reconocidos e importantes dentro de la seguridad electrónica, y esto porque si una persona se mueve en el rango del sensor de movimiento, se activa la alarma. Los sensores infrarrojos son más baratos que los sensores de microondas y los sensores ultrasónicos. Los sensores infrarrojos son regularmente más pequeños y muy confiables [6]. El sensor PIR (Pasive-infra-red o infrarrojo pasivo), es un dispositivo piroeléctrico que mide cambios en los niveles de radiación infrarrojo emitida por los objetos a su alrededor, a una distancia máxima de 6 metros. Como respuesta al movimiento, el sensor cambia el nivel lógico de una terminal, por lo cual su uso es extremadamente simple. Adicionalmente es un sensor de bajo costo y reducido tamaño muy utilizado Casa inteligente y segura (fase 2)

19 en sistemas de alarmas, iluminación controlada por movimiento y aplicaciones de robótica. El sensor PIR cuenta solamente con tres terminales. Dos de ellas se utilizan para la alimentación y la restante es la salida de detección de movimiento o pin de salida. El voltaje de alimentación es de 5 Volts, el rango de medición es de hasta 6 metros, la salida que se obtiene, en cuanto al voltaje, es de un estado lógico de una terminal TTL (Transistor Transistor Logic) y tiene una polaridad de activación de salida seleccionable así como un mínimo de tiempo de calibración. En la siguiente figura (figura 2) se observa la manera de conectarse de este sensor. 19 Figura 2. Salida y alimentación del PIR 5V Vdd P0 Voltaje de salida hacia el microcontrolador Los dispositivos piro-eléctricos, como el sensor PIR, poseen elementos fabricados de un material cristalino que genera una carga eléctrica cuando se expone a la radiación infrarroja. Los cambios en la cantidad de radiación producen cambios de voltaje, los cuales son medidos por un amplificador. El PIR contiene unos filtros especiales llamados lentes de fresnel que enfocan las señales infrarrojas sobre el elemento sensor. Cuando las señales infrarrojas del ambiente donde se encuentra el sensor cambian rápidamente, el amplificador activa la salida para indicar movimiento. Esta salida permanece activa durante algunos segundos. Respecto a su calibración, al energizarse el sensor PIR requiere de un tiempo de preparación para comenzar a operar de manera adecuada. Esto se debe a que tiene que ocurrir la adaptación a las condiciones propias de operación del ambiente donde fue instalado. Durante este periodo el sensor aprende a reconocer el estado de reposo o no movimiento del ambiente. La duración de esta calibración puede estar entre 10 y 60 segundos y es altamente recomendable la ausencia de personas en el lugar de instalación mientras se calibra. Vss Gnd II. Pl a n t e a m i e n t o

20 Comunicación inalámbrica El elemento transmisor (TX) procesa una señal de mensaje con el fin de producir una señal que tenga la mayor probabilidad de pasar fiable y eficientemente a través del canal. Usualmente esto implica la modulación de una señal portadora de una señal de mensaje, la codificación de la señal para ayudar a corregir errores de transmisión, el filtrado del mensaje o señal modulada para delimitar el ancho de banda ocupado, y la amplificación de potencia para superar las pérdidas del canal. En el caso de este proyecto el canal de transmisión será el espacio libre, ya que la transmisión de datos se realizara vía inalámbrica. El receptor (RX) es el dispositivo al cual va dirigida la comunicación del transmisor, su función principal consiste en invertir el proceso de modulación del transmisor con el fin de recuperar la señal del mensaje, tratando de compensar cualquier degradación de señal introducida por el canal. Normalmente, esto implicará amplificación, demodulación y decodificación y, en general, es una tarea más compleja que el proceso de transmisión. Es necesaria una perfecta sincronización entre transmisor y receptor [2]. En este proyecto se utilizaron el módulo transmisor TWS-434A y el módulo receptor RWS-434 [8]. El funcionamiento y uso del transmisor TWS-434A es simple, ya que cuenta con cuatro terminales, dos de alimentación, la tercera es la de señal de entrada y la cuarta simplemente es la señal de salida de radiofrecuencia a transmitir que se considera como la antena transmisora. La modulación se da en ASK (Amplitude Shift Keying o Desplazamiento de Amplitud) en la frecuencia de MHz (Megahertz). Al ser compacto y tener pocas terminales, el transmisor se vuelve un dispositivo fácil de manipular. El transmisor utiliza una alimentación de voltaje entre el rango de 2 volts a 12 volts máximo, la velocidad de transmisión de datos es de máximo 3 Kbps (Kilo Bytes por Segundo). En la figura 3 se muestra el transmisor TWS-434A con sus respectivas terminales. Figura 3. Transmisor TWS-434A Casa inteligente y segura (fase 2)

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