Casa Inteligentes

Laboratorio Nº 1 Inteligencia Artificial

Laboratorio Informática 1

Armando David Verdugo Mardones, Christy Jody Fuentes Soto

Instituto Profesional Los Lagos

Ingeniería en informática 8° Nivel

Talca, Chile

RESUMEN

El siguiente informe viene a sintetizar el proceso en la puesta en marcha de un proyecto de una Casa Inteligente, la cual puede ser administrada desde Internet, mediante un computador o teléfonos Smartphone. Dicho proyecto está conectado a una placa base: Arduino UNO R3, la cual se encarga de la comunicación entre Hardware y Software.

Para mostrar la funcionalidad del proyecto se utilizaron dispositivos electrónicos pequeños, los cuales para su funcionamiento necesitan alimentación de sólo 5 voltios.

Dicha Casa Inteligente automatiza los siguientes procesos:

- Activa y desactiva, luces internas y externas, de la casa.

- Activa y desactiva, ventilador de pared, de la casa.

- Activa y desactiva Alarma Detector de Intrusos.

En el siguiente informe se desarrolla el primer laboratorio de Inteligencia Artificial para la Carrera de Ingeniería (E) en Informática, en el cual se llevó a cabo la experiencia de la realización de una Casa Inteligente, con algunas comodidades que aún no gozan las casas de todos los Chilenos.

La experiencia corresponde a la instalación de luces automáticas, las cuales son controladas remotamente por vía inalámbrica, desde un notebook, y también desde un celular Smartphone. Y mediante el mismo proceder, el control de un ventilador de pared; y la puesta en marcha de un Detector de Intrusos, implementado en una puerta y una ventana de dicha vivienda.

Se comenzará por describir los instrumentos y materiales que se utilizaron en la realización de dicha experiencia.

I. INTRODUCCIÓN

A modo de introducción podemos decir que dicho trabajo tiene como objetivo comprobar la viabilidad de la puesta en marcha de una Casa Inteligente, ocupando para ello una placa Arduino UNO R3. Al plasmar el proyecto en una maqueta, quedará demostrada la funcionalidad del mismo.

El código fuente usado en la programación de la Casa Inteligente, es el mismo que se ocuparía en una casa real.

Es importante mencionar que hoy en día es un tema muy relevante el considerar la seguridad de un inmueble, debido a la gran cantidad de delitos que se están cometiendo diariamente en nuestra sociedad.

Es por este motivo que presentamos una real alternativa, a la hora de querer incorporar seguridad automatizada, adaptable a las necesidades de cada grupo familiar o individuo.

La tarea de Automatizar una Casa, una vivienda común, es uno de los mayores logros a lo que puede aspirar un ser humano. El no depender de la cercanía de la persona con el interruptor, para poder encender una luz, es algo de agradecer en estos tiempos en los cuales nos sentimos fatigados después de llegar del trabajo; tal cual como pasó con el televisor, y después con la radio componente, y el video cassette/DVD, ahora es posible controlar remotamente el encendido y apagado de todos los elementos electrónicos de una casa convencional. Se espera que pronto esta tecnología llegue a ser parte cotidiana de la vida de todo individuo en sus propios hogares. Esto incluye un Detector de Intrusos, que alerta al propietario del hogar, en caso de producirse un acceso no autorizado a nuestra vivienda automatizada.

II. INSTRUMENTOS Y MATERIALES UTILIZADOS

Para la interacción con los circuitos eléctricos y la concreción de dicho proyecto de la Casa Inteligente, se ocuparon y se utilizaron los siguientes dispositivos y materiales:

• Arduino UNO R3: Arduino es una plataforma de Hardware libre, basada en una placa con un Microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares. Ya que es un Circuito Electrónico, armado desde fábrica, el cual debe su existencia a un proyecto GPL (General Public License). Gracias a este proyecto, la electrónica se hace mucho más fácil para los no iniciados en la electrónica. Dicha placa electrónica cuenta con los componentes electrónicos necesarios para incursionar en este campo. Funciona en conjunto con un Software que hay que descargar desde su página web (http://arduino.cc/en/Main/Software).

• Protoboard (o placa de pruebas): Que consiste en un tablerillo con orificios, conectados internamente y eléctricamente entre sí, por medio de unos conductores, habitualmente siguiendo patrones de líneas. Lo cual nos sirve para simular un circuito electrónico real, con la particularidad de que se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el armado y prototipado de circuitos electrónicos, pudiéndose también desarmar cada una de las piezas allí montadas y rearmarlas a voluntad. Muy útil para practicar el orden de nuestros componentes electrónicos, antes de llevarlos a la placa propiamente tal, para ser soldadas.

• Luces Led: El Led, es un tipo de diodo común, sin embargo, al dejar pasar la corriente a través de sí, emite una luz, lo cual sirve para indicar que está circulando un voltaje o corriente por el circuito. En el proyecto se usarán como si fueran luces reales en la maqueta.

• Cooler: Pequeño ventilador de computador que funciona a 5 voltios, y que en este caso en el proyecto, servirá para simular un ventilador de pared de una casa. Cuya función es extraer aire desde el exterior, y llevarlo hacia dentro de la habitación en donde se reside.

• Contactos metálicos (para el Detector de Intrusos): Pequeñas latas de metal, cortadas de una tapa de betúm para zapatos, la cual después de darles la forma requerida con unas tijeras, sirvió para el propósito propiamente dicho. En el proyecto que nos convoca se usaron como pulsadores para determinar si un circuito estaba abierto o cerrado.

• Sirena de Juguete: Pequeño dispositivo tipo parlante conectado a un chip emisor de sonidos, el cual al entrar en contacto con una fuente de alimentación de 4,5 voltios, es capaz de transformar la energía eléctrica en energía acústica. Ya que emite el sonido determinado grabado para ello, extrayéndolo desde el propio chip en donde fue almacenado. Este pequeño parlante de juguete, se usará para la simulación de una Alarma, en caso de que se detecte una intrusión no autorizada en la vivienda.

• Cables conductores: Se usaron cables de colores delgados de cobre, extraidos de un cable de red normal. Dentro de este cable de red habían 8 alambres de colores, lo cual sirvió para nuestro proyecto. Fueron estos cables los que se usaron como cables conductores, en la construcción del circuito.

• Resistencia: Es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado. Se usaron resistencias para poder aminorar el flujo de electrones dentro del circuito electrónico. Son los componentes más comunes en una tarjeta electrónica, porque este tipo de componente limita la cantidad de corriente que puede circular por un circuito eléctrico o voltaico, atenuando o frenando, el libre flujo de circulación, de las cargas eléctricas o electrones en el circuito.

• Transistor: Es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para producir una señal de salida en respuesta a otra señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Se usó un transistor del tipo TIP 31C, para armar una interface de potencia que pudiera proteger a la Placa Arduino de una sobrecarga de voltaje. Es como una especie de interruptor, que es controlado electrónicamente.

• Estaño: Especie de soldadura, ocupada para soldar circuitos eléctricos.

Para el armado de la maqueta se utilizaron los siguientes materiales:

• Cartón piedra.

• Palos de maqueta, de 2 medidas.

• Silicona.

• Pistola para Silicona.

• Cartonera.

III. DESCRIPCIÓN DE EXPERIENCIAS

Dentro de las experiencias más importantes obtenidas en la elaboración del proyecto, podríamos nombrar las siguientes:

Experiencia 1:

La confección de una maqueta que sirvió para demostrar la funcionalidad del proyecto. La realización de esta fue algo nuevo para uno de nosotros en particular, ya que nunca había hecho una. Gracias a esta maqueta se pudo ver el funcionamiento global del Sistema de: Detector de Intrusos. Y las correspondientes comodidades de la Casa Inteligente.

Experiencia 2:

La programación del proyecto para lograr la comunicación entre el Software y el Hardware, fue uno de los elementos más complejos, pues existían sentencias dentro de los lenguajes de programación usados, que eran desconocidas; sin embargo, luego de una serie de investigaciones y las pruebas realizadas de rigor, se dio con los resultados esperados. Esta experiencia involucra el comunicar dos lenguajes de programación: Arduino y Visual Basic 6.0.

Experiencia 3:

El funcionamiento de todo el conjunto: luces Leds, Ventilador de muralla, y el Sistema Detector de Intrusos.

Partiendo con la interfaz de Visual Basic 6.0, se procedió a ejecutar el programa, desplegando la siguiente interfaz gráfica:

A continuación se procedió a ejecutar el programa Teamviewer 5.0 en el equipo y también en el celular, haciendo esto se produjo la sincronización remota entre el computador y el celular.

Acto seguido se procedió a seleccionar desde el celular, las opciones desde el programa Visual Basic 6.0, por medio de la conexión remota.

Desde este dispositivo móvil, se pudo hacer funcionar las luces de la Casa Inteligente, y también la ventilación de la misma.

Y como último paso, se pudo activar y desactivar el Sistema de Detección de Intrusos que posee la vivienda.

Todo esto será mostrado en clases.

A continuación se muestran los Diagramas de Flujos del proyecto Casa Inteligente:

IV. DESARROLLO EXPERIENCIAS Y RESULTADOS

Para el caso del Detector de Intrusos, se utilizaron como pulsadores, los contactos metálicos que se fabricaron para tal efecto, los cuales fueron puestos en ambas hojas de una ventana, tocándose dichos contactos. Al momento de abrir la ventana, se producía una separación de dichos contactos metálicos, lo cual al estar separados el uno del otro, “rompían” el circuito eléctrico haciendo que el Arduino UNO R3 detectara el valor: 0, provocando la activación de la Alarma; y desplegando en el Visual Basic 6.0, el mensaje: “Alto, intruso”. Lo mismo se hizo para la puerta, se utilizaron como pulsadores, los contactos metálicos que se fabricaron para tal efecto, los cuales fueron puestos en la hoja de la puerta, y otro en el marco de la misma, tocándose dichos contactos. Al momento de abrir la puerta, se producía una separación de dichos contactos metálicos, lo cual al estar separados el uno del otro, “rompían” el circuito eléctrico haciendo que el Arduino UNO R3 detectara el valor: 0, provocando la activación de la Alarma; y desplegando en el Visual Basic 6.0 el mensaje: “Alto, intruso”.

Es importante señalar que en un circuito normal, al pulsar un botón, el Arduino reconoce como valor pulsado, un: 1. Sin embargo, al no pulsar el botón, el Arduino reconoce como valor no pulsado, un: 0.

Para el Detector de Intrusos, se procedió con la misma lógica. Ya que al estar la ventana cerrada (o mejor dicho, al estar el botón pulsado) el Arduino UNO R3 reconocía como valor pulsado un:1. Y al estar la ventana abierta (o mejor dicho, al estar el botón en su estado no pulsado) el Arduino UNO R3 reconocía como valor no pulsado un:0.

De esta manera fue cómo se procedió y se implementó el Sistema Detector de Intrusos, en el proyecto de: La Casa Inteligente.

CONCLUSIÓN

La conclusión una vez terminado el trabajo, podemos decir que gracias a: Arduino UNO R3, como dispositivo programable para satisfacer necesidades específicas de Sistemas Eléctricos, hemos podido realizar el trabajo con éxito. Además podemos decir que gracias a este dispositivo podemos hoy abrir nuestras mentes y entender como dar soluciones de forma simple a Sistemas Eléctricos complejos, solo basta entender la forma de programación del dispositivo y normas básicas de electricidad.

BIBLIOGRAFíA

Taller Arduino: Puerto serie con Arduino y Visual Basic 6.0. Disponible en:

http://tallerarduino.com/2011/02/22/puerto-serie-con-arduino-y-vb-6-0/

Interface de potencia: por el Profesor Fernando Tápia.

...