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Control domótico de temperatura mediante Arduino UNO
Grado en tecnologías de telecomunicación.
TFG: Desarrollo de aplicaciones electrónicas.
Autor: Rubén Cabello Chacón.
Consultor: Aleix López Antón.
Junio 2014.
Índice
§ Obje&vos. § Jus&ficación. § Elementos u&lizados. § So:ware de configuración. § Arquitectura del sistema. § Nodo central. § Nodo remoto. § Zigbee § Funcionamiento. § Conclusiones.
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Objetivos
§ Control de temperatura autónomo.
§ Visualización de datos.
§ Uso de open hardware y open software.
§ Facilidad de ampliación del sistema.
§ Firmware modificable por el usuario.
§ Reducción de cableado en la instalación.
§ Reducción de costes.
§ Mejora de la eficiencia energética.
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Justificación.
§ Mejora de los sistemas domóticos comerciales.
§ Adaptar el sistema a las necesidades del usuario.
§ No tener que estar sujeto a diseños de fabricante.
§ Aprovechamiento de las nuevas tecnologías.
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Elementos utilizados
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Arduino UNO
Microcontrolador ATmega328.
Velocidad 16Mhz.
14 pin programables I/O digitales, 6 pin analógicos.
1 Kbyte EEPROM y 32 Kbytes memoria flash.
Bajo consumo.
Xbee Shield
Placa de expansión para Arduino.
Dota de conexión a módulos de RF, bluetooth, etc.
Elementos utilizados
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Xbee serie 2
Comunicación RF bajo Zigbee.
Velocidad hasta 250 Kbps.
Alcance exterior 1500 m. (LOS), interior 100 m.
Facilidad de configuración.
Módulo relés
2 relés monoestables.
Facilidad de montaje.
Funcionamiento 5V/220V.
Elementos utilizados
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LCD
2 líneas con 16 caracteres.
Pantalla con retroiluminación.
Contraste ajustable mediante un potenciómetro.
Sensor de temperatura
Sensor digital DS18b20.
Error de ± 0,5ºC.
Rango de medida entre -55ºC a 125ºC.
Toma de datos en Celsius, no requiere conversión.
Software de configuración
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Arduino IDE
§ Open software multiplataforma
§ Programación en lenguaje C.
§ Librerías:
§ LiquidCrystal
§ PID
§ OneWire
§ Dallastemperature
Software de configuración
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X-CTU
§ Open software multiplataforma
§ Configuración Xbee.
§ Distintos firmware para Zigbee.
§ Permite crear redes PAN.
Arquitectura del sistema
§ Nodo central. § Procesa los datos enviados por el nodo remoto.
§ Usa lazos de control PID.
§ Muestra información por pantalla LCD.
§ Conmutación en caso necesario de los relés.
§ Comunicación RF mediante Zigbee.
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Arquitectura del sistema
§ Nodo remoto. § Adquiere medidas mediante el sensor DS18b20.
§ Envía los datos al nodo central.
§ Comunicación RF mediante Zigbee.
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Nodo central
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Nodo remoto
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Zigbee
§ IEEE 802.15.4
§ Banda de 2,4GHz.
§ Hasta 65535 nodos en 255 subredes.
§ Velocidad hasta 250 kbit/s.
§ Banda no licenciada (no hay que pagar por uso).
§ Bajo consumo.
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Funcionamiento
§ Nodo remoto: § Adquiere medidas de temperatura.
§ Envía por RF utilizando Zigbee a nodo central.
§ Nodo central:
§ Filtra las medidas mediante control PID.
§ Salida de PID con temperaturas corregidas.
§ Decisión de activar/desactivar relés o no hacer nada.
§ Muestra temperatura y estado de relés en LCD.
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Conclusiones
§ Aprendizaje sobre sistemas domóticos.
§ Utilización de open hardware/software.
§ Uso de RF Zigbee en banda no licenciada.
§ Abaratamiento de costes en el producto.
§ Uso de competencias adquiridas en el Grado.
§ Fabricación de una aplicación electrónica.
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