Proyecto Prototipo Domótica

Transcripción

1 Proyecto Prototipo Domótica Alumnos: Marcelo Mella Urrutia David Moena Quijada Carlos Román Saavedra Sergio Sánchez Reyes Profesor: Yussef Farrán Fecha Entrega: 20 de Junio de 2005

2 TEMARIO INTRODUCCIÓN..3 IDEA 4 DIAGRAMA UML CASOS DE USO..4 ESPECIFICACION DE REQUERIMIENTOS DEL PROTOTIPO.4 DESARROLLO.5 COMPONENTE HARDWARE 5 ANALISIS DEL CIRCUITO.5 Funcionamiento...5 COMPONENTE SOWTWARE...6 Servidor Web...6 Programa de Control..7 ANALISIS ECONOMICO 7 PROYECCIONES.8 IMPACTO SOCIAL..9 CONCLUSIÓN..10 REFERENCIAS 11 2

3 INTRODUCCIÓN El control de dispositivos ha sido un problema estudiado por el hombre con el objetivo de automatizar ciertas tareas. Dicho control automático hoy en día ha llegado hasta las puertas del hogar, teniendo como objetivo despreocupar al usuario o dueño de casa de las tareas comunes o repetitivas dentro del hogar en su diario vivir, ya sea con motivos de seguridad o confort como principales metas. La implementación de un dispositivo domótico ha sido desarrollada por empresas de gran envergadura, que cuentan con el equipamiento físico y personal humano suficiente para desarrollar esta tecnología. Sin embargo, un proyecto de control domótico sencillo puede ser realizado sin grandes dificultades usando equipamiento antiguo para tareas básicas comunes, como un computador obsoleto u otros dispositivos los cuales se pueden encontrar a precios no muy elevados para control en tiendas electrónicas. 3

4 IDEA Controlar por medio del computador diferentes electrodomésticos, luces o cualquier dispositivo, de dos estados (encendido o apagado), que funcione con 220 voltios. A continuación, se procederá con la descripción de un prototipo que estará basado en un proyecto sencillo, como es el control de leds (lo cual se puede expandir posteriormente a cualquier dispositivo) representando los dispositivos controlados, a través de un servidor que puede ser accedido por medio de cualquier dispositivo que cuente con un visualizador Web, como por ejemplo una PDA. DIAGRAMA UML CASOS DE USO Los actores principales identificados son el usuario, quien es el que cambia el estado de los dispositivos desde la aplicación y el servidor quien envía la señal física al dispositivo para que se prenda o apague según el estado del switch. ESPECIFICACION DE REQUERIMIENTOS DEL PROTOTIPO FUNCIONALES Controlar señales de encendido y apagado a través del puerto paralelo de un PC. Controlar los estados de los dispositivos a través de una PDA. La configuración de los estados se realiza por medio de un menú. El menú debe ser interactivo y de fácil entendimiento para el usuario. Se debe visualizar cada control de cada dispositivo con botones independientes. NO FUNCIONALES Tiempo de respuesta no debe ser sobrepasar los 10 segundos. Permitir el control desde a un rango de 5 metros del servidor. La conexión al servidor debe ser por medio inalámbrico. 4

5 DESARROLLO En el sistema a construir se identifican dos ramas, una que consta de un componente hardware, que es de mas bajo nivel, brindando el medio para enviar las señales a los distintos dispositivos (leds) de prendido y apagado. Y una capa superior, componente software, que tiene como objetivo brindar el soporte tanto para el ingreso de los datos, en este caso distintas configuraciones de control, como también la realización de la misma a través un programa que controle las salidas las salidas hacia el componente hardware. COMPONENTE HARDWARE El puerto paralelo se puede utilizar para controlar hasta 32 dispositivos dependiendo de los circuitos utilizados. Introduciéndose de este modo en la Domótica usando el reloj del computador para controlar dispositivos eléctricos o a través de un programa escrito en cualquier lenguaje de programación que permita enviarle datos a los dispositivos. El prototipo a desarrollar utilizará los siguientes componentes: - Computador con puerto paralelo. - Conector puerto paralelo. - Chip. - Leds. - Resistencia 470 Ohms. - Cables. - Protoboard. - Servidor Web Apache2 y PHP4. - Programa escrito en C. ANALISIS DEL CIRCUITO. Este circuito conectará un modulo de control de potencia a un puerto paralelo del PC, se pueden conectar hasta cuatro módulos, dicho puerto no necesariamente debe ser bidireccional para controlar el sistema. Funcionamiento: El puerto paralelo esta configurado de la siguiente forma: / \ \ / \ / \ / \ / Los pines 2 al 9 de cada integrado son las salidas de datos. 5

6 Los pines 12 al 19 son las entradas. El pin 11 se denomina en inglés Latch Enanble, una entrada de control que causa que los pines 12 al 19 reflejen el dato presente en los pines 2 al 9. Esto quiere decir, a su vez, que los datos presentes en las salidas del integrado no sufren cambios por mas que los datos en la entrada del mismo cambien constantemente siempre y cuando la entrada de control (pin 11) este a tierra. El sistema a implementar es similar al de control de relés, pero como primer paso vamos a controlar leds en vez de relés. Este circuito es simple y permite manejar ocho leds o relés a partir de los pines de un puerto paralelo con un chip alimentado con 12V. Si miramos detalladamente se puede ver en el interior del chip (en este modelo el ULN2803) ocho esquemas como el de abajo, uno para cada uno de los canales. COMPONENTE SOWTWARE El sistema en la parte software, se divide en dos partes, un servidor web y un programa que controla la salida de control a los dispositivos (leds). Servidor Web El computador tendrá instalado un servidor Web corriendo bajo ambiente Linux, quien hará de puerta de enlace entre el programa de control y el usuario a 6

7 través de una página Web visualizada por una PDA, la cual estará conectada con el equipo servidor mediante una red local de forma inalámbrica. El usuario, a través de la PDA, ingresará a la página Web de configuración, construida en PHP, la cuál será visible por cualquier navegador del dispositivo, de donde el usuario tendrá la opción de elegir entre distintas configuraciones posibles de acuerdo a sus necesidades. Después de elegir la configuración, el usuario, tendrá la opción de enviarla al servidor, el cual efectuará una llamada al sistema ejecutando el programa de control, ingresándole como input la configuración del usuario. Programa de Control El programa, que esta escrito en C que tiene la capacidad para controlar el puerto paralelo, lo primero en determinar debe ser el estado del puerto, y por ende, la placa de expansión, entonces el programa como primer paso debe inicializar el circuito. Cuando se quiera modificar la salida, se deberá poner en el puerto paralelo (en el bus de datos) el dato que se desea colocar en la salida. Un factor muy importante a tener en cuenta es que algunos de los pines de control del puerto paralelo presentan un estado lógico invertido con respecto a la tensión. Esto quiere decir que, un pin con estado lógico normal presenta tensión cuando el bit que lo controla esta a 1 y está a tierra cuando su bit se pone en cero. Pero, un pin con lógica inversa, presentará tensión cuando su bit este en cero y masa cuando este en uno. Hay que prestar atención a esto para evitar problemas de control con los integrados o activaciones erráticas. El programa, por ahora, controla el prendido y apagado de leds correctamente, estableciendo varias configuraciones recibiendo como entrada el valor que representa la configuración deseada. Esto se realiza de la siguiente manera: Obtener permisos para usar espacio de direcciones de I/O, llamando al kernel, con la llamada ioperm: ejemplo ioperm( BASE, rango,1); Realizar una instrucción out request, para setear el voltaje 0-5V al Puerto paralelo, ejemplo outb( 1, BASE ); Para apagar se ejecuta un outb( 0, BASE ); ANALISIS ECONOMICO En lo que corresponde al aspecto hardware, en la siguiente tabla se muestran los gastos correspondientes a los dispositivos requeridos para el circuito que controla y procesa las señales de salida hacia los leds. Ni el computador ni la tarjeta de red inalámbrica fueron comprado, pero se indica un valor aproximado del costo de comprar un computador que sea capaz de realizar la tarea correspondiente y de una tarjeta de red inalámbrica. 7

8 1 Computador con puerto paralelo Conector puerto paralelo Chip Leds Resistencias de 470 Ohms Tarjeta de red inalámbrica TOTAL Por otro lado, correspondiente al aspecto software, todo fue realizado sin costo monetario alguno, dado el uso de herramientas de software libre. PROYECCIONES Este sistema de control se puede expandir al uso de varios dispositivos a la vez, o sea, se pueden combinar las distintas salidas a dispositivos variados, no es necesario que todos correspondan a prender y apagar ampolletas o leds como fue enfocado en este trabajo por motivos de prueba, sino que se pueden considerar distintos dispositivos para cada salida, como por ejemplo aspersores, televisión, radio, el portón de la casa, etc. A continuación se presenta una extensión para lograr el control sobre 32 dispositivos a través del puerto paralelo: Otra posible expansión del sistema a obtener diferentes niveles de configuración para un mismo dispositivo, por ejemplo, no solo debe realizar el encendido y apagado de ampolletas, sino que además la posibilidad de establecer distintos niveles de luminosidad para la misma ampolleta o conjunto de ampolletas. Por otra parte, si bien se orienta el trabajo al control de componentes de 2 estados, es posible aplicarlo a un Televisor por ejemplo, donde si bien no permitirá cambiar canales u otras funciones similares, sí puede ser usado para abrir el circuito aislando al aparato de la red eléctrica evitando así problemas de variaciones en el suministro y lo que ello implica. Finalmente, como una muestra de que es posible implementar de forma económica se presenta en la figura a continuación un circuito para la construcción de 8

9 un modulo que permite manipular un dispositivo que funcione con 220v, cuyo precio total es de aproximadamente $4000. IMPACTO SOCIAL Este tipo de productos, para el normal de todos los ciudadanos logra un impacto social a nivel de confort principal y a veces únicamente. Sin embargo, al considerar personas con discapacidad, que deben lidiar con un diario vivir no pensado en ellos, ofrecer este tipo de productos, aunque solamente controle por ejemplo las luces del hogar, active las regaderas, abra el portón del hogar, etc., es sin lugar a dudas mas que simple confort. Proporcionar estos productos a un módico precio, o simplemente proporcionarlos aquí en Chile, pensando en las personas discapacitadas, dada la escasa preocupación de las compañías hacia ellas, sin lugar a dudas causaría gran satisfacción para ellos, reflejado en un bienestar social, brindándoles a estas personas mayor autonomía en su vida. 9

10 CONCLUSIÓN La creación de un sistema domótico sencillo, como el control de las luces de un hogar, puede realizarse con dispositivos que están al alcance de nuestras manos, siguiendo el desarrollo planteado en el informe. A pesar de esto, no debemos perder de vista que la implementación de un sistema como este implica un costo que hay que estar dispuesto a asumir en la medida en que se quiera ampliar. Las grandes compañías del rubro no ingresan al mercado chileno sus productos, dado que en Chile el costo de esta tecnología tiene un precio demasiado alto para la media la población. Esto nos muestra un nicho para poder desarrollar un mercado interesante llegando a ellos a través del descubrimiento de nuevas formas de llevar a cabo las mismas tareas que ofrecen estos dispositivos con equipamiento y tecnología mucho más barata. Hay que considerar que los costos de implementación del lado del software son bajos, por las licencias gratis y el trabajo de programación y los conocimientos ya desarrollados, pueden considerarse como ventaja al momento de reproducir el sistema. 10

11 REFERENCIAS Trabajo Teórico Servidor Web Hardware y Software Programación Puerto Paralelo 11