Uso de Bluetooth con arduino

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

PERÍODO ACADÉMICO: ABRIL/2014 – SEPTIEMBRE/2014

FORMATO DE TRABAJO FINAL

I. PORTADA

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial

“Proyecto Académico de Fin de Semestre”

Título: Control domótico de una vivienda desarrollado mediante comunicación Bluetooth entre una Tablet y un arduino UNO.

Carrera: Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones

Área Académica: Comunicaciones

Línea de Investigación: Tecnologías Inalámbricas

Ciclo Académico y Paralelo: Octavo Electrónica

Alumnos participantes: Altamirano Darwin

Lozada Verónica

Tipanluisa Jaime

Silva Christian

Módulo y Docente: Comunicaciones Ópticas Ing. Juan Pablo Pallo

1.2.

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3. INFORME DEL PROYECTOPP4. YY

1. Título

Control domótico de una vivienda desarrollado mediante comunicación Bluetooth entre una Tablet y un arduino UNO.

2. Objetivos Definir las características principales, concepto, parámetros técnicos y aplicación

de la tecnología inalámbrica Bluetooth. Establecer comunicación Bluetooth entre dispositivos que posean módulos

capaces de esta transmitir información mediante dicha tecnología inalámbrica. Aplicar la comunicación inalámbrico Bluetooth para desarrollar el control

domótico de una casa inteligente.3. Resumen

Mediante la tecnología de comunicación inalámbrica Bluetooth se enviará información para controlar, es decir, apagar o encender dispositivos como lámparas, ventiladores o timbres.

Para lograr establecer la comunicación entre el dispositivo que se quiere manipular y el usuario, se utilizará un arduino UNO programado de manera tal que mediante la interfaz creada en la Tablet el usuario al pulsar en la pantalla la acción y el aparato electrodoméstico, éste actué conforme a las instrucciones generadas, permitiendo así poder realizar acciones sin la necesidad de estar en contacto directamente con el equipo electrodoméstico.

4. Palabras clave:

Bluetooth, Comunicación inalámbrica, Estándar 802.15.1, Alcance, dispositivos, arduino.

5. Introducción

Actualmente la necesidad de poder controlar dispositivos remotamente ha incrementado notablemente, es por eso que surge la idea de casas inteligentes, es decir, viviendas que de alguna forma puedan controlar ciertas acciones, como abrir la puerta del garaje, encender lámparas u otro electrodomésticos para de esta forma hacer más fácil y descomplicada la forma de vida que se lleva.

Para hacer efectiva dicha aplicación se utilizará Bluetooth, una tecnología inalámbrica que hace posible el intercambio de información sin la necesidad de cableado. Se denomina Bluetooth al protocolo de comunicaciones diseñado especialmente para dispositivos de bajo consumo, que requieren corto alcance de emisión y basados en transceptores de bajo costo.

Los dispositivos que incorporan este protocolo pueden comunicarse entre ellos cuando se encuentran dentro de su alcance. Las comunicaciones se realizan por radiofrecuencia de forma que los dispositivos no tienen que estar alineados y pueden incluso estar en habitaciones separadas si la potencia de transmisión es suficiente

6. Materiales y Metodología

DOMÓTICA

Se entiende por domótica el “Conjunto de sistemas que automatizan las diferentes instalaciones de una vivienda.”. Donde la automatización se desarrolla mediante el uso de diferentes elementos, lo que ofrece ciertas ventajas como un mayor ahorro energético, mayor comodidad y seguridad, entre otras.

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Hay muchas funciones en el hogar que se pueden automatizar, lo que generaría una mayor comodidad en el hogar; como ejemplo podríamos hablar de un sistema de riego automático, el cual, actualmente está implementado en muchos hogares, otro ejemplo claro, son los sistemas de seguridad. Llegando más a fondo se podría hablar de sistemas de control que por ejemplo se encarguen de controlar una llave de agua, es decir si por alguna circunstancia se queda una llave abierta, el sistema estaría programado para cerrar la llave automáticamente sin tener que recibir una orden. “Por tanto, los sistemas de un hogar digital realizan funciones útiles para los usuarios que viven dentro de ellas, estas funciones pueden adquirir mayor relevancia si un tercero proporciona un servicio de valor añadido.”(Junestrand, Passaret, & Vázquez, 2005).

La domótica, ofrece diferentes ventajas a los usuarios, entre las que cabe destacar:

Al automatizar ciertos lugares del hogar, se pude obtener un ahorro energético, sin necesidad de sustituir los aparatos electrónicos presentes.

El confort, es una característica y una ventaja que se obtiene al automatizar el hogar.

La seguridad en un hogar automatizado es un punto que satisface a cualquier usuario, ya que por medio de alarmas y otros sistemas, se protege no solo la integridad del hogar sino la integridad de la persona.

Debido a que muchos servicios pueden controlarse remotamente, se crea una accesibilidad que favorece a cualquier tipo de persona, ya sea adulto o niño, o simplemente personas con alguna discapacidad.

Los elementos que por lo general se utilizan en cualquier sistema domótica, son los controladores, actuadores y sensores. Un controlador, es un sistema que tiene como fin manejar un hardware, proporcionando una interfaz amigable para el usuario. Los actuadores, son dispositivos capaces de utilizar cualquier tipo de energía para activar un elemento final, como un motor, una válvula, entre otros. Y por último, los sensores, son dispositivos electrónicos, capaces de detectar señales físicas o químicas, y transfórmalas en señales eléctricas para ser procesadas e interpretadas.

MÓDULO BLUETOOTH HC-05

El módulo bluetooth HC-05 viene configurado de fábrica para trabajar como maestro o esclavo. En el modo maestro puede conectarse con otros módulos bluetooth, mientras que en el modo esclavo queda a la escucha peticiones de conexión. Agregando este módulo a tu proyecto podrás controlar a distancia desde un celular o una laptop todas las funcionalidades que desees.

Características:

3.3 / 5 v.

Chip BC417143

Alcance 10 mts

Nivel TTL

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1200bps a 1.3Mbps

Modulo Bluetooth Master y Slave HC-05 Protocolo bluetooth: Bluetooth especificación V2.0+EDR Frecuencia: 2.4Ghz ISM Band Modulación: GFSK Poder de transmisión: <=4dBm Class 2 Security features: Authentication and encryption Pines: VCC, GND, TxD, RxD, KEY, State (LED) Distancia bluetooth: 10 metros Tamaño compacto

Fig.1 distribución de pines del módulo bluetooth HC-05

ARDUINO UNO

Arduino Uno posee:

14 entrada/salida digitales, de los cuales 6 pueden se usados como salidas PWM Posee 6 entradas analógicas Los pin 0 y 1 pueden funcionar como RX y TX serial. Un oscilador de crystal de 16 MHz Conector USB Un jack de poder Una conector ICSP Botón de Reset

Arduino UNO posee todo lo que se necesita para manejar el controlador, simplemente se conecta a un computador por medio del cable USB o se puede alimentar utilizando una batería o un adaptador AC-DC. Si se conecta por USB, la alimentación externa no es necesaria.

Para programar sólo necesita el IDE de Arduino, que se encuentra en la sección de descargas en el sitio web de www.arduino.cc

Algunas características son:

Microcontroller ATmega328

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Operating Voltage 5VInput Voltage (recommended) 7-12 VInput Voltage (limits) 6-20 VDigital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)Analog Input Pins 6DC Current per I/O Pin 40 mADC Current for 3.3V Pin 50 mAFlash Memory 32 KB (of which 0.5 KB used by bootloader)SRAM 2 KBEEPROM 1 KBClock Speed 16 MHz

Las Entradas analógicas son de 10 bits, por lo que entregan valores entre 0 y 1023. El rango de voltage está dado entre 0 y 5 volts, pero utilizando el pin AREF disponible, este rengo se puede variar a algún otro deseado.

TECNOLOGIA ANDROID

Android es un sistema operativo para dispositivos móviles, basado en Linux. Esta especialmente diseñado para teléfonos inteligentes y tabletas, que poseen pantalla táctil. La ventaja de Android, es que permite tener todas las aplicaciones e ingeniería de Google.

ANÁLISIS Y DISEÑO

Fig 2 Diagrama de bloques usado en el sistema domotico

Como todo desarrollo de software requiere de un análisis y un diseño, al ser este un prototipo

de control domótico el único diagrama UML que se realizo fue el diagrama de flujo. Se optó

por realizar este diagrama, ya que permite unificar el desarrollo del software con el

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funcionamiento del microcontrolador, teniendo una perspectiva paso a paso de lo que

realizara el microcontrolador al recibir la orden desde el software.

DIAGRAMA DE FLUJO

Fig.3 Diagrama de flujo de acceso

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Fig.4 El diagrama de flujo que rige al dormitorio

7. Resultados y DiscusiónLa conexión entre PIC -bluetooth, no presento mayores inconvenientes, por medio de unas cortas líneas de código, se establece una conexión exitosa entre ambos. Se enviaron datos desde la Tablet al arduino por medio de Bluetooth, y la respuesta del arduino en la activación o no activación de los pines se dio de manera exitosa.

8. Conclusiones

Se determinó de manera clara las características principales de Bluetooth, tales como la distancia optima de trabajo es diez metros, opera en el rango 2,4 a 2,48 GHz, capaz de trabajar en modo Full Duplex

Se desarrolló el prototipo de control domótico por medio de una aplicación para Android de manera exitosa, debido a las pruebas realizadas al arduino UNO a través de dispositivos móviles con sistema operativo Android.

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Se determinó que la recepción de datos por medio del módulo Bluetooth HC-05 con el arduino se realizó de manera exitosa, permitiendo así que la información enviada por la Tablet sea entendida por el arduino.

Se demostró que el control de alarmas, luces y motores por medio de la aplicación desarrollada se realizó de manera exitosa, ya que todas las ordenes enviadas a través de Bluetooth de la tablet, son recibidas y traducidas por el modulo Bluetooth HC-05, permitiendo la correcta activación o desactivación de los pines.

9. Referencias bibliográficas[1] La domótica sigue ganando terreno. (30 de Enero de 2010). EL Tiempo.[2] Control, C. (28 de Febrero de 2011). Casa Control. Recuperado el Agosto de 2013, de Casa Control: http://casa-control.com/blog/?p=25[3] Junestrand, S., Passaret, X., & Vázquez, D. (2005). Domótica y hogar digital. En S. Junestrand, X. Passaret, & D. Vázquez, Domótica y hogar digital (pág. 7). Madrid: Thomson Ediciones Spain Paraninfo S.A.

10. Fotografías y gráficos

Maqueta demostrativa

Conexiones elaboradas para establecer la comunicación Bluetooth

Como anexos se presenta la programación hecha en el lenguaje de programación Arduino.

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const int ledPin8 = 8; // Número del pin de Habitacion 1const int ledPin9 = 9; // Número del pin de Habitacion 1const int ledPin10 = 10; // Número del pin de Habitacion 1const int ledPin11 = 11; // Número del pin de Habitacion 1const int ledPin12 = 12; // Número del pin de Habitacion 1int c;// Variables will change:int ledState8 = LOW; // Stado del ledint ledState9 = LOW; int ledState10 = LOW; int ledState11 = LOW;

void setup() { // set the digital pin as output: pinMode(ledPin8, OUTPUT); pinMode(ledPin9, OUTPUT); pinMode(ledPin10, OUTPUT); pinMode(ledPin11, OUTPUT); Serial.begin(9600); }

void loop(){ if(Serial.available()){ c=Serial.read(); switch(c){ case 'a': if (ledState8 == LOW) ledState8 = HIGH; else ledState8 = LOW; digitalWrite(ledPin8, ledState8); break; case 's': if (ledState9 == LOW) ledState9 = HIGH; else ledState9 = LOW; digitalWrite(ledPin9, ledState9); break; case 'd': if (ledState10 == LOW) ledState10 = HIGH; else ledState10 = LOW; digitalWrite(ledPin10, ledState10); break; case 'f': if (ledState11 == LOW) ledState11 = HIGH; else ledState11 = LOW;

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digitalWrite(ledPin11, ledState11); break; case 'g': ledState8 = LOW; digitalWrite(ledPin8, ledState8); digitalWrite(ledPin9, ledState8); digitalWrite(ledPin10, ledState8); digitalWrite(ledPin11, ledState8); break; } }}

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