ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO INDUSTRIAL SISTEMA DOMÓTICO PARA UNA CASA INTELIGENTE Autor: Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Director: Álvaro Sánchez Miralles Director: Jaime Boal Martín-Larrauri Madrid Mayo 2013 AUTORIZACIÓN PARA LA DIGITALIZACIÓN, DEPÓSITO Y DIVULGACIÓN EN ACCESO ABIERTO ( RESTRINGIDO) DE DOCUMENTACIÓN 1º. Declaración de la autoría y acreditación de la misma. El autor D. _____________________________________ , como _______________ de la UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS (COMILLAS), DECLARA que es el titular de los derechos de propiedad intelectual, objeto de la presente cesión, en relación con la obra_________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 1, que ésta es una obra original, y que ostenta la condición de autor en el sentido que otorga la Ley de Propiedad Intelectual como titular único o cotitular de la obra. En caso de ser cotitular, el autor (firmante) declara asimismo que cuenta con el consentimiento de los restantes titulares para hacer la presente cesión. En caso de previa cesión a terceros de derechos de explotación de la obra, el autor declara que tiene la oportuna autorización de dichos titulares de derechos a los fines de esta cesión o bien que retiene la facultad de ceder estos derechos en la forma prevista en la presente cesión y así lo acredita. 2º. Objeto y fines de la cesión. Con el fin de dar la máxima difusión a la obra citada a través del Repositorio institucional de la Universidad y hacer posible su utilización de forma libre y gratuita ( con las limitaciones que más adelante se detallan) por todos los usuarios del repositorio y del portal e-ciencia, el autor CEDE a la Universidad Pontificia Comillas de forma gratuita y no exclusiva, por el máximo plazo legal y con ámbito universal, los derechos de digitalización, de archivo, de reproducción, de distribución, de comunicación pública, incluido el derecho de puesta a disposición electrónica, tal y como se describen en la Ley de Propiedad Intelectual. El derecho de transformación se cede a los únicos efectos de lo dispuesto en la letra (a) del apartado siguiente. 1 Especificar si es una tesis doctoral, proyecto fin de carrera, proyecto fin de Máster o cualquier otro trabajo que deba ser objeto de evaluación académica 3º. Condiciones de la cesión. Sin perjuicio de la titularidad de la obra, que sigue correspondiendo a su autor, la cesión de derechos contemplada en esta licencia, el repositorio institucional podrá: (a) Transformarla para adaptarla a cualquier tecnología susceptible de incorporarla a internet; realizar adaptaciones para hacer posible la utilización de la obra en formatos electrónicos, así como incorporar metadatos para realizar el registro de la obra e incorporar “marcas de agua” o cualquier otro sistema de seguridad o de protección. (b) Reproducirla en un soporte digital para su incorporación a una base de datos electrónica, incluyendo el derecho de reproducir y almacenar la obra en servidores, a los efectos de garantizar su seguridad, conservación y preservar el formato. . (c) Comunicarla y ponerla a disposición del público a través de un archivo abierto institucional, accesible de modo libre y gratuito a través de internet. 2 (d) Distribuir copias electrónicas de la obra a los usuarios en un soporte digital. 3 4º. Derechos del autor. El autor, en tanto que titular de una obra que cede con carácter no exclusivo a la Universidad por medio de su registro en el Repositorio Institucional tiene derecho a: a) A que la Universidad identifique claramente su nombre como el autor o propietario de los derechos del documento. 2 En el supuesto de que el autor opte por el acceso restringido, este apartado quedaría redactado en los siguientes términos: (c) Comunicarla y ponerla a disposición del público a través de un archivo institucional, accesible de modo restringido, en los términos previstos en el Reglamento del Repositorio Institucional 3 En el supuesto de que el autor opte por el acceso restringido, este apartado quedaría eliminado. b) Comunicar y dar publicidad a la obra en la versión que ceda y en otras posteriores a través de cualquier medio. c) Solicitar la retirada de la obra del repositorio por causa justificada. A tal fin deberá ponerse en contacto con el vicerrector/a de investigación ([email protected]). d) Autorizar expresamente a COMILLAS para, en su caso, realizar los trámites necesarios para la obtención del ISBN. d) Recibir notificación fehaciente de cualquier reclamación que puedan formular terceras personas en relación con la obra y, en particular, de reclamaciones relativas a los derechos de propiedad intelectual sobre ella. 5º. Deberes del autor. El autor se compromete a: a) Garantizar que el compromiso que adquiere mediante el presente escrito no infringe ningún derecho de terceros, ya sean de propiedad industrial, intelectual o cualquier otro. b) Garantizar que el contenido de las obras no atenta contra los derechos al honor, a la intimidad y a la imagen de terceros. c) Asumir toda reclamación o responsabilidad, incluyendo las indemnizaciones por daños, que pudieran ejercitarse contra la Universidad por terceros que vieran infringidos sus derechos e intereses a causa de la cesión. d) Asumir la responsabilidad en el caso de que las instituciones fueran condenadas por infracción de derechos derivada de las obras objeto de la cesión. 6º. Fines y funcionamiento del Repositorio Institucional. La obra se pondrá a disposición de los usuarios para que hagan de ella un uso justo y respetuoso con los derechos del autor, según lo permitido por la legislación aplicable, y con fines de estudio, investigación, o cualquier otro fin lícito. Con dicha finalidad, la Universidad asume los siguientes deberes y se reserva las siguientes facultades: a) Deberes del repositorio Institucional: - La Universidad informará a los usuarios del archivo sobre los usos permitidos, y no garantiza ni asume responsabilidad alguna por otras formas en que los usuarios hagan un uso posterior de las obras no conforme con la legislación vigente. El uso posterior, más allá de la copia privada, requerirá que se cite la fuente y se reconozca la autoría, que no se obtenga beneficio comercial, y que no se realicen obras derivadas. - La Universidad no revisará el contenido de las obras, que en todo caso permanecerá bajo la responsabilidad exclusiva del autor y no estará obligada a ejercitar acciones legales en nombre del autor en el supuesto de infracciones a derechos de propiedad intelectual derivados del depósito y archivo de las obras. El autor renuncia a cualquier reclamación frente a la Universidad por las formas no ajustadas a la legislación vigente en que los usuarios hagan uso de las obras. - La Universidad adoptará las medidas necesarias para la preservación de la obra en un futuro. b) Derechos que se reserva el Repositorio institucional respecto de las obras en él registradas: - retirar la obra, previa notificación al autor, en supuestos suficientemente justificados, o en caso de reclamaciones de terceros. Madrid, a ……….. de …………………………... de ………. ACEPTA Fdo…………………………………………………………… Proyecto realizado por el alumno/a: Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Fdo.: …………………… Fecha: ……/……/…… Autorizada la entrega del proyecto cuya información no es de carácter confidencial EL DIRECTOR DEL PROYECTO Jaime Boal Martín-Larrauri Fdo.: …………………… Fecha: ……/……/…… EL DIRECTOR DEL PROYECTO Prof. Dr. Álvaro Sánchez Miralles Fdo.: …………………… Fecha: ……/……/…… Vº Bº DEL COORDINADOR DE PROYECTOS Prof. Dr. Álvaro Sánchez Miralles Fdo.: …………………… Fecha: ……/……/…… Índice de documentos DOCUMENTO I. MEMORIA I. Memoria pág. 11 a 78 67 páginas II. Estudio económico pág. 79 a 82 3 páginas III. Manual del usuario pág. 83 a 92 9 páginas DOCUMENTO II. PRESUPUESTO 1. Mediciones pág. 5 a 10 5 páginas 2. Precios unitarios pág. 11 a 16 5 páginas 3. Sumas parciales pág. 17 a 22 5 páginas 4. Presupuesto general pág. 23 1 página RESUMEN DEL PROYECTO 1. Introducción Desde mediados del siglo XX se han organizado varias exhibiciones para enseñarnos ideas de cómo las casas aparentarían y cómo funcionarían en un futuro lejano. La gente se imaginaba cómo se podría hacer más cómoda la estancia en casa, cómo se facilitarían las tareas domésticas, etc. Después de la aparición de dispositivos electrónicos inteligentes como el ordenador fue surgiendo el concepto de la automatización del hogar: la domótica [1]. Este concepto se refiere a la automatización y control (encendido, apagado, apertura, cierre y regulación) de aparatos y sistemas de instalaciones eléctricas y electrotécnicas (iluminación, climatización, persianas y toldos, puertas y ventanas motorizadas, el riego, etc.) de forma centralizada y/o remota. El objetivo principal del uso de la domótica es el aumento del confort, el ahorro energético y la seguridad del hogar. Sin embargo, llevar a cabo la automatización de un hogar no es tarea fácil. Es un sistema complejo con una gran variedad de elementos conectados entre sí. Es imprescindible una organización rigurosa del sistema para que en su conjunto pueda funcionar correctamente. Se deben definir unas reglas de automatización y de comunicación de manera que los dispositivos de percepción (sensores) comuniquen el estado actual de varios aspectos de la casa a los dispositivos que se encargan de cambiar estos aspectos (actuadores) para poder llevar a cabo el objetivo principal de la domótica. Además, debe haber una interfaz para que el usuario pueda personalizar el sistema inteligente a su antojo, como por ejemplo la temperatura en una habitación. La arquitectura del sistema inteligente podría parecerse a lo mostrado en la Figura 1 [2]. La comunicación del sistema debe ser una red de bajo alcance, de baja tasa de transmisión de datos y de bajo consumo de manera que el coste no sea alto. A día de hoy se han desarrollado varios protocolos de comunicación que cumplen estos requisitos; y casi todos están enfocados al tema de la domótica. Figura 1: Arquitectura posible de un sistema domótico [2] Un importante aspecto de un sistema domótico es que no debería requerir la constante atención del usuario, sobre todo en temas de regulación. Un sistema que regule la temperatura a lo largo del día en una sala seguramente ahorre más energía que una persona regulando el termostato. La única salvedad es el mantenimiento del XI sistema; por ello, se trata de diseñar un sistema domótico resistente y de bajo consumo de modo que se permita un mantenimiento menos frecuente. Debido a estos aspectos del sistema domótico, la demanda en este sector está en aumento mientras que estos sistemas inteligentes avanzan en diseño y tecnología. Por ello, la gente de hoy en día busca esta alternativa cómoda para cambiar su vida cotidiana a algo más atractivo y moderno. Hoy en día existe un gran número de empresas en este sector; y como ejemplo se muestran los siguientes 2 ejemplos: SmartThings [3] e INSTEON [4]: Figura 2: Ejemplos de empresas en el sector de la domótica La empresa SmartThings, que ahora está en auge, ha diseñado una centralita o hub que entiende de varios protocolos inalámbricos como ZigBee o WiFi y también tiene conexión a un servidor en internet. Habilitando los electrodomésticos existentes para la comunicación inalámbrica, este hub se conecta los electrodomésticos entre sí en una red inalámbrica para formar el sistema domótico. En cambio, la empresa INSTEON vende ya sus electrodomésticos habilitados para la comunicación con su protocolo de comunicación propio, que bien puede ser por WiFi o por el cableado eléctrico (powerline communications). Sin embargo, aunque son muy completos en cuanto a la automatización del hogar, ofrecen escasas alternativas en cuanto al ahorro energético. Además, la gran mayoría de las empresas en el sector de la domótica se han fundado en EEUU, donde la domótica es un sector más fuerte; y éstas se han internacionalizado después. Por ello, en países como España apenas se pueden encontrar anuncios y ofertas provenientes de empresas de domótica. Esto es lo que despierta interés en este proyecto. Este proyecto constituye la mitad de un gran proyecto. Este proyecto se encarga del control de los sensores y actuadores que sirven propósitos distintos: seguridad, climatización, iluminación y ocio. El otro se encarga del ahorro energético por medio de, por ejemplo, almacenar la energía cuando esta sea barata y usarla cuando sea cara. Así, un hogar podrá aprovechar el confort y la seguridad que ofrece el sistema de automática y el ahorro energético del XII de energía. Debido a ello, este proyecto se ha dedicado a cumplir los siguientes objetivos: • • • • Desarrollo de una red inalámbrica con dispositivos de control. Integración de sensores y actuadores a la red. Desarrollo de un software de interacción con el usuario a través de un PC. Integración con el sistema gestor de energía. Figura 3: Estructura del proyecto global 2. Metodología Se ha definido una arquitectura para el sistema general, que se muestra en la Figura 4. El sistema domótico tiene cuatro partes importantes: el sistema de seguridad, el de iluminación, el de climatización y el de ocio; con sus respectivos sensores (temperatura, luz,…) y actuadores (persianas, calefacción,…). El maestro se encarga de coordinar el sistema domótico y el sistema gestor de energía, además de formar un puente entre el usuario y ambos sistemas. El usuario puede gestionar estos sistemas a través de la interfaz de control, que muestra la información relevante del sistema, que se almacena en la base de datos. Figura 4: Arquitectura general del sistema En cuanto al hardware de esta arquitectura, en el nivel más alto se encuentra un PC y un router. Los niveles más bajos son tarjetas controladoras gestionadas por un microprocesador de Microchip Technology Inc, las cuales son capaces de comunicarse entre ellos con un protocolo de comunicación inalámbrica mediante un módulo de radiofrecuencia de la misma empresa basada en ZigBee: MiWi. Además, el maestro central es una tarjeta especial, la cual también es capaz de comunicarse por WiFi a través de un módulo de comunicación WiFi de la misma empresa con el router para llegar al servidor y enlazar ambos niveles del sistema. En cuanto al software de este sistema, en el nivel más alto se ha diseñado con Qt Designer la interfaz de control y se ha programado con Microsoft Visual Studio 2010 en lenguaje C++. La conexión con la base de datos MySQL se ha programado con el XIII mismo programa y también se ha hecho posible con ODBC (Open DataBase Connectivity). Para la conexión MiWi y WiFi se han empleado los drivers de Microchip Technology Inc. de estos protocolos en los microprocesadores. El algoritmo de control que los microprocesadores deben seguir en este proyecto se ha programado con MPLAB IDE. 3. Resultados Se han desarrollado 5 tarjetas controladoras distintas, aunque dos de ellas sirven propósitos parecidos: son la TCD (Tarjeta Control Domótico), la TCI-4F (Tarjeta de Control de Iluminación – 4 Fases), la TCI-F (Tarjeta de Control de Iluminación – Foco), la TCA (Tarjeta de Control de Actuadores) y la TCC (Tarjeta de Control Central: (a) TCD (b) TCI-4F (d) TCA (c) TCI-F (e) TCC Figura 5: Tarjetas desarrolladas en el proyecto La TCD en principio se diseñó como una tarjeta de propósito general, pero como los sensores son los únicos que requieren un circuito de acondicionamiento simple, se han desarrollado las demás tarjetas, aparte de la TCC, que es el coordinador de los dispositivos. Las tarjetas TCI-4F y TCI-F se han diseñado para conectarles LEDs RGB, que sirven propósitos de iluminación personalizada (sistema de ocio). La tarjeta TCA se ha diseñado para actuar varios tipos de sistemas automatizados (persianas, riego,…) mediante sus relés. XIV En cuanto a la interfaz de control, se ha desarrollado la mostrada en la Figura 6. Según la habitación escogida en la lista desplegable de la izquierda en la parte inferior (dentro de la pestaña de Home Automation) se muestran las lecturas de los sensores y los controladores para los actuadores (en este caso existen persianas y LEDs RGB para controlar). En caso de que no exista un dispositivo de los que se muestran en la Figura 6 instalado en la habitación seleccionada, se mostrará un mensaje de advertencia. Figura 6: Interfaz de control 4. Conclusiones Este proyecto ha contribuido a desarrollar un sistema domótico robusto, fácil de controlar, y modular, ya que se puede controlar los dispositivos conectados a estas tarjetas sin importar su número. Este sistema domótico se ha integrado con éxito con un sistema gestor de energía para cubrir las necesidades de ahorro energético de la casa inteligente. Asimismo, durante el proceso se ha modificado el protocolo de comunicación MiWi para que sea más entendible para el usuario y para mejorar su funcionamiento, que puede ser aprovechado en futuras aplicaciones. 5. Referencias [1] [2] [3] [4] Wikipedia, domótica: http://es.wikipedia.org/wiki/Dom%C3%B3tica Casadomo, domótica: http://www.casadomo.com/noticiasDetalle.aspx?c=14 Empresa SmartThings: http://smartthings.com Empresa INSTEON: http://www.insteon.net/ Palabras clave: domótica, automatización del hogar, WiFi, ZigBee, casa inteligente. XV PROJECT ABSTRACT 1. Introduction Since mid-20th century, many exhibitions have been organized to show ideas about how would houses look and function in a distant future. People were imagining how could one make their homes more comfortable, how could the domestic tasks become easier, etc. Following the arrival of intelligent electronic devices like computers, the concept of home automation started to be present in many places [1]. This concept refers to the automation and control (switching on and off, opening, closing and regulation) of devices and of electrotechnic and electrical installations (lighting, climate control, blinds and sunshades, doors and motorized windows, sprinklers, etc.) in a centralized way and/or remote. The main targets of home automation are to increase comfort, security and energy savings. However, carrying out the automation of a home is not an easy task. It is a complex system with a wide variety of interconnected elements. It is necessary to establish a rigorous organization of the system so it can run correctly by itself. Automation and communication rules must be defined so the perception devices (sensors) are able to communicate their current status regarding several aspects of the home to the devices which are in charge of changing these aspects (actuators) to carry out the main targets of home automation. In addition, there should be an interface so that the user can customize the intelligent system as he/she pleases, like, for example, the temperature of a certain room. The network could look like what is shown in Figure 1 [2]. Its communication should be low-range, low-bitrate and lowconsumption in order to reduce costs. As of today, many protocols have been developed which meet these requirements; and the great majority are focused to home automation environments. Figure 1: Possible architecture of the system [2] An important feature of a home automation network is that it should not require the user’s constant attention, especially in regulation tasks. A system that adjusts the temperature in a room throughout the day will surely save more energy that a person adjusting the thermostat. The only exception is the maintenance of the system; therefore, this is about designing a robust and low-consumption home automation system in order to afford less frequent maintenances. Due to these features of the home automation system, the demand in this sector is increasing and these systems are upgrading in design and technology every year. That XVI is why people today want to find this comfortable alternative to change their day-to-day lives to something more attractive and modern. As of today there are a great number of companies in this sector; and as an example the following 2 examples are shown: SmartThings [3] and INSTEON [4]: Figura 2: Examples of companies in the home automation sector On the one hand, the SmartThings company, which is relatively new, has designed a hub that understands several wireless protocols such as ZigBee or WiFi and also has connection with an online server. Enabling the existing appliances for wireless communication, this hub connects all these appliances together in a wireless network to create the home automation system. On the other hand, the INSTEON company sells its own appliances enabled for communication with their own communication protocol, that can be either by wireless communication or by powerline communications. However, even if they are complete regarding automation at home, it offers very few alternatives regarding energy savings. In addition, the great majority of companies in the home automation sector have been founded in the USA, where home automation is a stronger sector; and these have globalized eventually. This is why, in countries like Spain, people can barely find advertisements and offers coming from home automation companies. This is what generates interest in this project. This project constitutes the half of a great project. This project is in charge of the control of the sensors and actuators that serve different purposes: security/safety, lighting, heating/cooling and leisure. The other is in charge of energy savings through, for example, energy storage when it is cheap and its use when it is expensive. By doing so, a home can take advantage of the comfort and the security that the automation system provides and the energy savings provided by the energy system. Therefore, this project has been carried out by completing the following objectives: XVII • • • • Wireless network with control devices development. Sensor and actuator integrations. Interaction software with the user using a PC. Energy system integration. Figura 3: Global project structure 2. Methodology An architecture has been defined for the general system, shown in Figure 4. The home automation system is made up of 4 main subsystems: security, lighting, heating/cooling and leisure; with their respective sensors (light, temperature,…) and actuators (blinds, heaters,…). The master is in charge of coordinating the home automation system and the energy control system, as well as creating a bridge between the user and both systems. The user can run these systems using the control interface, which displays relevant information regarding the system, which is also stored in the database. Figure 4: General system architecture In the matter of this architecture’s hardware, there is a PC and a router at the topmost level. The lower levels are controller boards runned by Microchip Technology Inc. microprocessors, which are able to communicate among themselves with a wireless communication protocol by means of a radiofrequency module from the same company based on ZigBee, MiWi. In addition, the central master, which is represented by a special controller board, which is also able to communicate by WiFi through a WiFi module of the same company with the router to reach the server and link the architecture’s levels. Regarding this architecture’s software, the control interface has been designed with Qt Designer and has been programmed with Microsoft Visual Studio 2010 in C++ language. The link with the MySQL database has been programmed with the same program and has been made possible with ODBC (Open DataBase Connectivity). XVIII Microchip Technology Inc. drivers have been used for the MiWi and WiFi connection of its microprocessors. The control algorithm which the microprocessors follow in this project has been programmed with MPLAB IDE. 3. Results Five different controller boards have been designed, although two of them are used for similar purposes. These are (Spanish names are shown too): the Domotic Controller Board (TCD – Tarjeta de Control Domótico); the 4-Phase Lighting Controller Board (TCI-4F – Tarjeta de Control de Iluminación – 4 Fases); the Spotlight Lighting Controller Board (TCI-F – Tarjeta de Control de Iluminación – Foco); the Actuator Controller Board (TCA – Tarjeta de Control de Actuadores); and the Central Controller Board (TCC – Tarjeta de Control Central): (a) TCD (b) TCI-4F (d) TCA (c) TCI-F (e) TCC Figure 5: Controller boards designed in this project The TCD was designed initially as a general purpose Controller Board, but due to the fact that the sensors are the only devices which required a simple conditioning circuit the other boards were designed, apart from the TCC which is the device coordinator. The TCI-4F and TCI-F boards were designed to connect RGB LEDs to them, which are used for customized lighting (leisure system). The TCA is suitable for actuating various types of automatic systems (blinds, sprinklers,…) by means of relays. XIX In the matter of the control interface, the one shown in Figure 6 has been developed. The sensor readings and the controllers of the actuators (in this case there are blinds and RGB LEDs to control) are displayed according to the room selected from the pull-down menu at the left (under the Home Automation tab). In case of a missing device among the ones shown in Figure 6, a warning message will be displayed and the controller will be disabled. Figure 6: Control interface 4. Conclusions This project has contributed to develop a robust home automation system, which is easy to control and has modulation options, due to the fact that no matter how many boards and devices installed, the system is still controllable. This home automation network has been successfully merged with the energy control system to cover the energy saving needs of the smarthome. Additionally, during the process the MiWi wireless protocol has been modified to make it more user-friendly and to upgrade its performance, which can be used in future applications. 5. References [1] [2] [3] [4] Wikipedia, domotics: http://es.wikipedia.org/wiki/Dom%C3%B3tica Casadomo, domotics: http://www.casadomo.com/noticiasDetalle.aspx?c=14 SmartThings company: http://smartthings.com INSTEON company: http://www.insteon.net/ Key words: domotics, home automation, WiFi, ZigBee, smarthome XX A todos aquellos que me han apreciado y han hecho mella en mí “Somos lo que hacemos, pero somos, principalmente, lo que hacemos para cambiar lo que somos.” EDUARDO GALEANO “En el justo medio entre el exceso y el defecto se encuentra la virtud.” ARISTÓTELES AGRADECIMIENTOS Antes de nada, quisiera agradecer a mi familia por el gran apoyo moral que he recibido por su parte durante la carrera; a mi hermano por sus consejos, los cuales me han sido de gran ayuda; a mi madre por los ánimos que me da para afrontar los momentos difíciles; y a mi abuelo, que a sus 95 años me sigue demostrando que con perseverancia se superan muchos problemas. Os dedico el logro de haber finalizado esta carrera. Muchísimas gracias a mis directores de proyecto, Álvaro Sánchez y Jaime Boal. Gracias por brindarme la oportunidad de trabajar en este proyecto; ha sido muy interesante, he aprendido muchas cosas y me lo he pasado fenomenal. Gracias por ayudarme en el transcurso del proyecto para solucionar los problemas que han surgido. También quiero agradecer a mis amigos la estancia en la universidad. Gracias por el grupo que hemos formado, nos hemos ayudado mucho y lo hemos pasado genial. Mención especial se merecen Daniel Lestón, Manuel Peña y Pablo Zulaica. Han sido grandes compañeros de estudio durante toda la carrera y han aguantado mi mal carácter en los momentos de estrés. También quiero agradecer a Francisco Martín las horas de trabajo que hemos compartido en el IIT. Por último, tampoco me quiero olvidar de Teresa Basagoiti, Carmen Gómez y Andrea Hernández. Me habéis contagiado vuestra alegría con creces. DOCUMENTO I MEMORIA Memoria Índice de la memoria Índice de la memoria Capítulo 1 1.1 Introducción.................................................................................. 13 Estado del arte .................................................................................................. 13 1.1.1 SmartThings .................................................................................................. 13 1.1.2 INSTEON ...................................................................................................... 14 1.1.3 Z-Wave .......................................................................................................... 15 1.1.4 UPB – Universal Powerline Bus ................................................................... 16 1.2 Motivación del proyecto .................................................................................. 16 1.2.1 Comparación .................................................................................................. 17 1.2.2 Motivación ..................................................................................................... 18 1.3 Objetivos .......................................................................................................... 19 1.4 Metodología ..................................................................................................... 20 1.5 Recursos / herramientas empleadas ................................................................. 21 Capítulo 2 Arquitectura del sistema domótico ............................................... 23 2.1 Estructura general del sistema ......................................................................... 23 2.2 Ejemplo en un hogar ........................................................................................ 24 Capítulo 3 Comunicación del sistema domótico ............................................ 27 3.1 Protocolo MiWi – Microchip Wireless ............................................................ 27 3.2 Estructura y dispositivos de la red MiWi......................................................... 27 3.3 Direcciones de los dispositivos ........................................................................ 28 3.4 Creación de la red e integración de dispositivos.............................................. 29 3.5 Envío y recepción de mensajes ........................................................................ 29 3.6 Propagación y reenvío de mensajes ................................................................. 31 3.7 Flujograma de operación MiWi ....................................................................... 32 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 3 Memoria 3.8 Modificaciones realizadas en el protocolo MiWi ............................................ 33 Capítulo 4 4.1 Índice de la memoria Dispositivos remotos ..................................................................... 37 Tarjetas controladoras ...................................................................................... 37 4.1.1 TCD: Tarjeta de Control Domótico ............................................................... 37 4.1.2 TCI-F: Tarjeta de Iluminación - Foco ........................................................... 39 4.1.3 TCI-4F: Tarjeta de Iluminación – 4 Fases ..................................................... 40 4.1.4 TCA: Tarjeta de Control de Actuadores ........................................................ 40 4.2 Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 ........................................................... 41 4.3 Módulo de radiofrecuencia MiWi.................................................................... 42 4.4 Arquitectura del algoritmo de control .............................................................. 43 4.5 Sensores ........................................................................................................... 44 4.5.1 Sensor de luminosidad ................................................................................... 44 4.5.2 Sensor de humedad ........................................................................................ 45 4.5.3 Sensor de temperatura ................................................................................... 46 4.5.4 Sensor de presencia ....................................................................................... 47 4.5.5 Calibración de sensores ................................................................................. 49 4.6 Actuadores ....................................................................................................... 50 4.6.1 Relé ................................................................................................................ 50 4.6.2 LED RGB ...................................................................................................... 52 Capítulo 5 Dispositivo central de control ....................................................... 57 Capítulo 6 Interacción con el usuario ........................................................... 59 6.1 Interfaz de control ............................................................................................ 59 6.2 Base de datos ................................................................................................... 63 Capítulo 7 Resultados y pruebas realizadas................................................... 65 7.1 Prueba de comunicación MiWi........................................................................ 65 7.2 Prueba de sensores ........................................................................................... 67 7.3 Prueba de actuadores ....................................................................................... 69 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 4 Memoria 7.4 Índice de la memoria Prueba global en un entorno real ..................................................................... 69 Capítulo 8 Conclusiones ................................................................................. 71 Capítulo 9 Futuros Desarrollos ...................................................................... 75 Bibliografía ........................................................................................................77 Parte II Estudio económico ........................................................................ 79 Parte III Manual del usuario ...................................................................... 83 Capítulo 1 Dispositivos remotos ..................................................................... 85 1.1 Tarjetas controladoras ...................................................................................... 85 1.2 Dispositivos de comunicación ......................................................................... 86 1.2.1 Comunicación WiFi....................................................................................... 86 1.2.2 Comunicación MiWi ..................................................................................... 86 Capítulo 2 Interfaz de control ........................................................................ 89 Capítulo 3 Acceso a la base de datos con ODBC........................................... 91 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 5 Memoria Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Índice de la memoria 6 Memoria Índice de figuras Índice de figuras Figura 1.1 Hub de SmartThings y la aplicación móvil [3] .............................................13 Figura 1.2 Diagrama explicativo del protocolo INSTEON [4].......................................14 Figura 1.3 Nexia Bridge (Z-Wave) [6] ...........................................................................15 Figura 1.4 RUC (UPB) [7] ..............................................................................................16 Figura 1.5 Tabla de comparación del protocolo inalámbrico entre tecnologías orientadas a la domótica ..................................................................................................17 Figura 1.6 Arquitectura posible del sistema domótico ...................................................20 Figura 1.7 Arquitectura general del sistema ...................................................................20 Figura 2.1 Arquitectura general del sistema inteligente .................................................23 Figura 2.2 Ejemplo de un plano de una casa inteligente, adaptado de [9] .....................25 Figura 3.1 Logos de ZigBee y Miwi [10] .......................................................................27 Figura 3.2 Topología en malla de una red MiWi [11] ....................................................28 Figura 3.3 Asignación del short Address en una red MiWi [11] ....................................28 Figura 3.4 Procedimiento de handshaking en una red MiWi [12] ..................................29 Figura 3.5 Procedimiento de routing de mensajes en una red MiWi [11] ......................31 Figura 3.6 Flujograma de operación que sigue un dispositivo que funciona con MiWi [11] ........................................................................................................................32 Figura 3.7 Ejemplo del hashtable con la configuración de la red del protocolo MiWi modificado ............................................................................................................33 Figura 3.8 Constantes relacionadas con el protocolo definidas en el archivo parameters.h ...................................................................................................................34 Figura 3.9 Formato de los mensajes transmitidos en el protocolo modificado ..............35 Figura 3.10 Distintos tipos de instrucción transmitidos en el sistema domótico ............35 Figura 4.1 TCD: Tarjeta de Control Domótico ..............................................................38 Figura 4.2 TCI-F: Tarjeta de Control de Iluminación - Foco .......................................39 Figura 4.3 TCI-4F: Tarjeta de Control de Iluminación – 4 Fases .................................40 Figura 4.4 TCA: Tarjeta de Control de Actuadores .......................................................40 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 7 Memoria Índice de figuras Figura 4.5 Posible interconexión entre ambos dispositivos para el funcionamiento del protocolo MiWi ...............................................................................42 Figura 4.6 Diagrama de flujo del algoritmo de control de los microprocesadores ........43 Figura 4.7 Fototransistor [14] .........................................................................................44 Figura 4.8 Acondicionamiento de la fotorresistencia .....................................................45 Figura 4.9 TCD con un sensor de luz conectado ............................................................45 Figura 4.10 Pines del sensor capacitivo ..........................................................................46 Figura 4.11 TCD con un sensor de humedad conectado .................................................46 Figura 4.12 TCD con un termistor conectado .................................................................47 Figura 4.13 Funcionamiento de un sensor PIR [22] .......................................................48 Figura 4.14 Aplicación de la lente de Fresnel [22] .........................................................48 Figura 4.15 TCD con un sensor PIR conectado ..............................................................48 Figura 4.16 Conexión de un relé [24] ..............................................................................50 Figura 4.17 Tabla explicativa de los distintos tipos de relés ...........................................50 Figura 4.18 Distintos tipos de relés conectados al micro ................................................51 Figura 4.19 Ejemplo de relé lacheado .............................................................................51 Figura 4.20 Modelo RGB en formato cúbico ..................................................................52 Figura 4.21 Acondicionamiento de un LED RGB...........................................................52 Figura 4.22 Parámetros fundamentales de los LEDs RGB usados en este proyecto ......53 Figura 4.23 TCI-F con seis LEDs RGB iluminados con color azul conectados en paralelo .............................................................................................................................54 Figura 4.24 TCI-4F con una tira de 15 LEDs RGB iluminados en blanco conectado a una de sus fases.............................................................................................55 Figura 5.1 TCC: Tarjeta de Control Central ....................................................................57 Figura 5.2 Diagrama de flujo del algoritmo de control de la TCC..................................58 Figura 6.1 Interfaz de control ..........................................................................................59 Figura 6.2 Estructura y bloques principales de ambos programas ..................................61 Figura 6.3 Paquetes enviados según las instrucciones entre interfaz y server.................62 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 8 Memoria Índice de figuras Figura 6.4 Arquitectura de la base de datos ....................................................................63 Figura 7.1 Paquetes recogidos con ZENA Network Analyzer para la prueba de MiWi ...........................................................................................................................65 Figura 7.2 Paquetes recogidos con ZENA Network Analyzer para la prueba de sensores .......................................................................................................................67 Figura 7.3 Desglose del paquete recibido en la prueba de sensores ...............................68 Figura 7.4 Tarjetas TCD probadas en un hogar ..............................................................68 Figura 7.5 Tarjetas TCI-F, TCI-4F y TCA probadas en un hogar ..................................69 Figura 7.6 Pruebas de la interfaz de control en un entorno real ....................................69 Figura 7.7 TCC situado en el CGP .................................................................................70 Figura 10.1 Ciclo de vida posible de el sistema domótico de este proyecto [26] ....................................................................................................................82 Figura 20.1 Interfaz de control (pestaña del Energy System)..........................................89 Figura 20.2 Interfaz de control (pestaña del Home Automation) ....................................90 Figura 20.3 Ventana del DSN de sistema .......................................................................91 Figura 20.4 Ventana para seleccionar driver ..................................................................91 Figura 20.5 Ventana de conexión con la base de datos ..................................................92 Figura 20.6 Conexión con DBManager ..........................................................................92 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 9 Memoria Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Índice de figuras 10 Parte I MEMORIA Memoria Introducción Capítulo 1 INTRODUCCIÓN En este capítulo se hace una introducción de este proyecto. Se comenzará estudiando las alternativas y soluciones propuestas por varias de las empresas más relevantes en el sector de la domótica. A partir de este análisis, se exponen las razones que han despertado interés en el desarrollo de un nuevo sistema domótico, así como los objetivos que se pretende llevar a cabo. 1.1 ESTADO DEL ARTE En este apartado se estudia la situación actual de las empresas domóticas. Lo más importante en los sistemas inteligentes es la organización, la comunicación y la interacción con el usuario. Se han desarrollado varias maneras de enlazar los sensores con los actuadores mediante distintas interfaces. 1.1.1 SMARTTHINGS La empresa SmartThings [3] ha diseñado una centralita (Hub) que se comunica con varios protocolos ya establecidos como ZigBee o WiFi y se conecta a una plataforma segura en internet. Lo atractivo de esta centralita es que conecta automáticamente los sensores y actuadores entre sí, sin necesidad de atención por el usuario. Desde internet, la información sobre el entorno llega a dispositivos como smartphones mediante una aplicación. Figura 1.1: Hub de SmartThings y la aplicación móvil [3] Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 13 Memoria Introducción Lo curioso de esta aplicación, es que viene en distintas mini-aplicaciones; por ejemplo, una aplicación que haga parpadear las luces de la casa cuando llega un correo puede resultar una molestia para algunos; por eso, han separado la aplicación en varias para que cada usuario controle y automatice lo que quiera. También, ofrecen la posibilidad de diseñar aplicaciones mediante dispositivos Arduino para abrir fronteras y crear una comunidad que comparta sus propias aplicaciones. 1.1.2 INSTEON La empresa INSTEON[4], división de SmartLabs, Inc., tiene otra manera de enlazar los dispositivos que constituye el sistema inteligente. Figura 1.2: Diagrama explicativo del protocolo INSTEON [4] En este caso, la centralita es el SmartLinc, que requiere conexión a internet mediante ethernet a un router. Los dispositivos deben configurarse manualmente para enlazarlos con la centralita. Además, este protocolo se comunica por el cableado eléctrico de la casa (como el protocolo X10) y/o por radiofrecuencia (915 MHz). Por otra parte, los dispositivos están preparados para actuar como repetidores para aumentar el alcance de la red inteligente; y repiten de manera simultánea (simulcast). Sin embargo, todos los dispositivos tienen su tabla de referencia, luego si se añade un dispositivo a la red se debe actualizar todos los demás dispositivos, no solo el SmartLinc, lo cual requiere acción por parte del usuario para configurar y organizar la red de forma correcta. Además, no sólo se puede controlar por una aplicación mediante un smartphone, sino que también han desarrollado controladores propios como teclados o pantallas táctiles o convertidores de protocolo de señales infrarrojas a protocolo INSTEON para Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 14 Memoria Introducción poder controlar elementos con, por ejemplo, un mando de televisión. El SmartLinc es también compatible con cámaras IP, y éstas se pueden visualizar mediante la aplicación. Por último, algunas de las aplicaciones clave de INSTEON son: monitorización del consumo de potencia/energía en vivo, informes sobre el precio de la energía y la respuesta a la demanda. 1.1.3 Z-WAVE Existe otro protocolo más que está orientado a la domótica: Z-Wave[5]. Se opera alrededor de los 900MHz, ofreciendo más alcance y evitando interferencias más comunes en la banda de los 2.4GHz. Los dispositivos pueden actuar como repetidores también, constituyendo así una red inalámbrica bastante robusta. Este protocolo se usa en todas las empresas que forman la Z-Wave Alliance (150 aproximadamente). Las empresas que forman esta alianza fabricaban sus propios electrodomésticos, y ahora las han preparado para formar una red inalámbrica orientada a la domótica.. Muchas de estas empresas trabajan entre sí para poder formar una red domótica completa. Un ejemplo importante de estos es Nexia Home Intelligence, que por ejemplo integra los cerrojos automáticos de la empresa Schlage con los termostatos de la empresa Trane en una misma red. En este ejemplo la centralita es el Nexia Bridge[6] que requiere conexión por Ethernet para conectarse al servidor. Posee dos botones (+ y -) para añadir o excluir un dispositivo de protocolo Z-Wave a la red. Si se necesita añadir una cámara, se presiona el + y un botón en la cámara para integrar la cámara a la red. Mediante una página web o una aplicación se puede controlar todos los elementos de la red a través del Nexia Bridge. Figura 1.3: Nexia Bridge (Z-Wave) [6] Respecto al consumo de energía, también dispone de una aplicación que monitoriza el consumo y los costes de ello de todos los dispositivos Z-Wave conectados en la misma red. Es capaz de detectar consumos anormalmente excesivos y avisar al usuario para que lo ajuste si fuera necesario. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 15 Memoria Introducción 1.1.4 UPB – UNIVERSAL POWERLINE BUS Otro protocolo que está orientado a la domótica es el UPB[7] (Universal Powerline Bus). UPB es una tecnología que usa el cableado de potencia actual para mandar señales que controlan luces y cargas eléctricas desde cualquier sitio dentro o fuera de la casa. Es barato ya que no necesita nuevos cables y es una solución fiable. Es básicamente un protocolo X10 mejorado en gran medida. Se basa en mandar pulsos determinados de 4KHz a 40kHz que viajan por la red eléctrica de la casa, y los dispositivos que entiendan de este protocolo pueden extraer la información del cableado eléctrico del hogar. Otro aspecto atractivo de este protocolo es su probabilidad casi nula de fallo, ya que no tiene obstáculos o interferencias que atravesar como los protocolos inalámbricos. Es necesario un software (Upstart) para controlar esta red desde un ordenador y un convertidor para enlazar el PC con la red eléctrica (por un puerto serie o por un puerto USB). Existe otra alternativa, que es una centralita (RUC – Remote Universal Controller) que requiere conexión Ethernet y un adaptador de puerto serie para enlazar el RUC con la red eléctrica. Figura 1.4: RUC (UPB) [7] Finalmente, mediante un navegador de internet o aplicaciones para smartphones, se puede controlar la red UPB de manera remota. Además, el RUC entiende de protocolo INSTEON y Z-Wave ya mencionados anteriormente. 1.2 MOTIVACIÓN DEL PROYECTO Ha quedado clara la tendencia creciente del mundo de la domótica. Cada vez resulta más atractiva la idea de automatizar o hacer inteligente el hogar donde vivimos. Por ello, resulta interesante estudiar los métodos que se han desarrollado hasta hoy para Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 16 Memoria Introducción poder elaborar una solución que tenga elementos que los sistemas estudiados carezcan. Primero, se ha determinado la solución de este proyecto comparando los sistemas domóticos comerciales estudiados y se expondrá después la motivación de este proyecto que ha causado esta comparación. 1.2.1 COMPARACIÓN A partir de las características principales se va a proponer una solución con un valor añadido para ofrecer una solución más efectiva y robusta. Como protocolo de comunicación se usará ZigBee en este proyecto, aunque será a través de una interfaz que desarrolló la empresa Microchip Technologies: MiWi (Microchip Wireless[8]). Se caracteriza por su bajo consumo y bajas tasas de datos y posee otros rasgos que se pueden ver a continuación: Powerline SmartThings No INSTEON Sí Z-Wave No UPB Sí MiWi No Radio Sí (varios) Sí (sub GHz) Sí (sub GHz) No Sí (2.4GHz) Simulcast Redirección. P2P Redirección. Escaso Sí En cada dispositivo Bajo Sí** Solo en la centralita Muy escaso Sí En cada dispositivo Normal Sí*** En cada dispositivo* Manual Manual Automático Automático* Manual Manual Automático Propagación Redirección. de mensajes Nivel de ruido Normal Encriptación Sí Tabla de Solo en la direcciones centralita Actualización de la tabla de Automático direcciones Integración de dispositivos a Automático la red Automático * No es propio del protocolo MiWi. Se ha programado para mejorarlo y para que obtenga esas propiedades ** Desde hace cuatro años se implementó una encriptación sólida, ya que se podía hackear los cerrojos y cualquiera los podía abrir *** Se puede descifrar con ZENA Network Analyzer, un dispositivo de Microchip Technology Inc. disponible en el mercado Figura 1.5: Tabla de comparación del protocolo inalámbrico entre tecnologías orientadas a la domótica Powerline se refiere a transmisión por el cableado eléctrico. Propagación de mensajes es la manera en que los mensajes son transmitidos por la red. La tabla de direcciones es un índice que tienen los dispositivos para saber la dirección del Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 17 Memoria Introducción dispositivo al que tienen que mandar el mensaje; en algunos sólo la centralita sabe la dirección de todos y los dispositivos sólo conocen la dirección de su maestro o esclavo. Respecto al nivel de ruido no es de mucha importancia, ya que el protocolo está diseñado para volver a mandar el mensaje hasta 3 veces más si no ha llegado correctamente a su destino. Si no alcanza a su destino se usará el redireccionamiento para encontrar caminos alternativos. Debido al alcance de las telecomunicaciones, el hecho de que la información vaya encriptada es importante para que nada pueda interferir fácilmente. Sin embargo, ya que uno de los objetivos de la domótica es el ahorro energético, los sistemas domóticos comerciales carecen de funcionalidades en cuanto a la gestión de energía. Aunque no se incluya en este proyecto, una de las funciones más importantes en una casa inteligente es la gestión de la energía: monitorizar el consumo energético de los elementos de la casa (cuánto consumen las luces del salón, el aire acondicionado, etc.); la respuesta a la demanda (monitorizar el coste actual de la energía); el almacenamiento de energía cuando la energía esté más barata; y limitar el consumo cuando la energía esté más cara. Estas cuatro funciones, aunque sean ajenas a este proyecto, se integrarán con este proyecto una vez se configure la compatibilidad y la integración entre ellos. 1.2.2 MOTIVACIÓN Un factor importante a tener en cuenta es que el sistema domótico sea fácil de entender y de gestionar. Por ello, el sistema domótico desarrollado en este proyecto debe ser user-friendly para que sea más fácil de usar y sobre todo más atractivo. Por eso se ha optado por utilizar un protocolo de comunicación que no requiera acción por parte del usuario para establecer la red inteligente. Si profundizamos en este factor uno se puede encontrar con un “límite” que estos sistemas domóticos tienen. Estos sistemas domóticos ya desarrollados funcionan según consignas/reglas temporales/eventos que el usuario define; es decir, que si el usuario no pone las reglas, el sistema domótico no sabría qué hacer. Por lo tanto, en este proyecto se ha estudiado la manera de dotar a este sistema de una “inteligencia propia” para aportar más beneficios al sistema. Por ejemplo, si el usuario quiere establecer una temperatura determinada en un lugar y el sistema Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 18 Memoria Introducción domótico “considera” que el coste energético de esta operación es alto, este sistema podría modificar ligeramente la temperatura para que el usuario no note este cambio y para reducir el coste energético. Como se ha visto anteriormente, otro elemento que aportaría un valor considerable a cualquier sistema domótico comercial es una gestión de energía en el que se incluya un almacenamiento propio de energía. El sistema debería ser capaz de almacenar energía mientras la demanda sea baja, para luego independizarse de la red eléctrica una vez la demanda sea alta y subsistir con la energía almacenada previamente. 1.3 OBJETIVOS Se han cumplido los siguientes objetivos para llevar a cabo este proyecto con los rasgos mencionados en el apartado anterior: 1. Desarrollo de una red que se comunique de forma inalámbrica Se ha utilizado el protocolo ZigBee con una interfaz que ha desarrollado Microchip: MiWi. El sistema domótico debe tener un sistema de comunicación inalámbrica para poder conectar todos los elementos del sistema entre sí. 2. Realizar un sistema que soporte un control de iluminación, de climatización y de seguridad integrando sensores y actuadores en la red. Un sistema domótico tiene como finalidad el aumento del confort, del ahorro energético y de la seguridad del hogar. 3. Desarrollo de un software de interacción del sistema con un PC (opcional: interacción con un smartphone) El PC / smartphone debe registrar todas las variables y reglas de funcionamiento de la red inteligente y se debe poder monitorizar el sistema y controlar desde éste. 4. Integración del sistema domótico con el sistema gestor de energía. El sistema gestor de energía, como se ha mencionado anteriormente, corresponde a otro proyecto. Es la otra mitad que hace falta para completar el sistema inteligente en un hogar. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 19 Memoria Introducción 1.4 METODOLOGÍA Se ha definido una arquitectura posible del sistema domótico en la figura 1.7. Consiste en cuatro sistemas, que son enlazados entre sí por el maestro central, y a su vez el maestro central se comunica con el sistema gestor de energía que no se incluye aquí. Se ha definido cada elemento de cada sistema por separado y su interacción con el resto de elementos; para los sensores de luminosidad se debe establecer el sensor a usar y la interacción con la tarjeta controladora. Una vez se haya logrado, se puede pasar a definir el siguiente elemento de esta todos los arquitectura. Una vez elementos hayan sido definidos, el siguiente paso es juntarlos todos en la misma red mediante las tarjetas controladoras y un software que los configure de manera automática. A continuación se Figura 1.6: Arquitectura posible del sistema domótico definió la arquitectura del sistema completo, como se puede ver en la figura 1.7. Los sistemas situados en el nivel bajo van separados, pero coordinados por el mismo dispositivo, el maestro central. El maestro se comunicará con el PC, de modo que el usuario pueda controlar el sistema completo, almacenándose los datos en una base de datos accesible por la interfaz de control. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Figura 1.7: Arquitectura general del sistema 20 Memoria Introducción Y como último paso se especificó la interfaz de control y la base de datos a usar. La interfaz debe ser entendible por el usuario para que pueda gestionar su hogar con la mayor facilidad posible. La información sobre los aspectos de la casa es recogida por los sensores para mostrarla en pantalla, y también existen controladores para accionar los actuadores habitación correspondientes seleccionada con una en la lista Figura 1.8: Interfaz de control desplegable. Finalmente, debido a que este proyecto tiene como objetivo incorporar sensores y actuadores en una red inteligente, no es necesario implementar en el proyecto todos los definidos en la figura 1.6. Por lo tanto se han implementado los sensores y actuadores que requieren un circuito de acondicionamiento simple en este proyecto para comprobar su integración en la red y el control llevado a cabo para manejar estos dispositivos. En el siguiente apartado se especifican los sensores y actuadores que implementados en este proyecto. 1.5 RECURSOS / HERRAMIENTAS EMPLEADAS Los recursos usados para llevar a cabo este proyecto se pueden clasificar en cuatro grandes grupos: sensores, actuadores, tarjetas controladoras y software: Sensores • • • • Sensor de luz (fotorresistencia). Sensor de temperatura (NTC). Sensor de movimiento/presencia (PIR). Sensor de humedad (condensador variable). Actuadores • • Relés lacheados y no-lacheados para accionar sistemas automatizados como las persianas eléctricas o el riego del jardín. Luz personalizada – LEDs tricolores o RGB. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 21 Memoria Introducción Tarjetas controladoras • • • • • Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 y/o dsPIC33FJ128MC802. Módulo de radiofrecuencia MRF24J40 (2.4GHz) de protocolo MiWi. Módulo de radiofrecuencia MRF24WG0 (2.4 GHz) de protocolo WiFi. Estaño, soldador y mordaza para soldar componentes a las tarjetas. Otros componentes (alimentación, bobinas, condensadores, resistencias, etc.). Software • • • • • • Compilador MPLAB C30 IDE para programar en C. Diseñador PCB CadSoft Eagle para elaborar circuitos impresos. ZENA Network Analyzer para depurar la comunicación MiWi. ERwin Data Modeller y DBManager para la creación y gestión de la base de datos MySQL, usando ODBC para enlazar programas a la base de datos. Qt Designer para el diseño de la interfaz de control. Microsoft Visual Studio 2010 para la comunicación WiFi, para programar la interfaz de control y para la escritura y lectura de datos en la base de datos. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 22 Memoria Capítulo 2 Arquitectura del sistema domótico ARQUITECTURA DEL SISTEMA DOMÓTICO En este capítulo se expone la arquitectura general que se ha desarrollado en este proyecto: el sistema de control, el sistema de gestor de energía, la interfaz de control del PC y la interacción entre ellos. 2.1 ESTRUCTURA GENERAL DEL SISTEMA Este sistema se compone de varios elementos que controlan ciertos aspectos del entorno doméstico. Es importante que las órdenes de control vengan de un elemento en particular que esté en lo alto de la estructura. Por lo tanto, se ha desarrollado la siguiente estructura: Figura 2.1: Arquitectura general del sistema inteligente Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 23 Memoria Arquitectura del sistema domótico Los elementos físicos del sistema domótico se encuentran en el nivel más bajo, que son los sensores y actuadores, tal y como se ha expuesto anteriormente en la figura 1.6. Como ya se ha mencionado anteriormente, este proyecto no trata de desarrollar el sistema de control energético, sino interactuar con él. Estos dos sistemas están coordinados por un maestro central, que está en un nivel medio. Es un dispositivo clave que actúa como puente entre el nivel bajo y el nivel alto del sistema, la interfaz de control. Sin embargo, como ya se mencionó anteriormente, en este proyecto no se van a usar todos los sensores y actuadores ilustrados en la figura 1.6 debido a la complejidad del algoritmo de control y de los protocolos de comunicación que ya presenta de por sí el sistema inteligente. La interfaz de control es la que se encarga de controlar el sistema entero. Manda peticiones periódicas de datos y medidas a los dispositivos del sistema domótico y del sistema energético para almacenarlos en la base de datos. Cuando el usuario lo desee, puede controlar él mismo el sistema a través de la interfaz de control y puede pedirle datos y medidas del sistema a la interfaz de control, que se las pasará directamente de la base de datos. Por ello, para facilitar la experiencia al usuario, la interfaz de control debe ser fácil de manejar, lo cual garantiza un control eficaz y sencillo del sistema. Por otro lado, es necesario un protocolo de comunicación robusto, de bajo coste y de bajo consumo. En el capítulo 3 se explicará el protocolo de comunicación MiWi que siguen los elementos del sistema inteligente que se encuentran en el nivel más bajo, y en el capítulo 5 se verá el protocolo de comunicación WiFi que sigue el resto del sistema. 2.2 EJEMPLO EN UN HOGAR Uno de los factores más importantes en un sistema domótico es la colocación de los dispositivos en el hogar: los dispositivos controladores, el PC controlador, los sensores, los actuadores, etc. Hay que tener en cuenta lo que necesita cada habitación y lugar del hogar para determinar los sensores que debe haber en cada sitio del hogar, sin olvidarse de la distancia entre dispositivos para no perjudicar la comunicación inalámbrica. En la figura 2.2 se puede ver un ejemplo completo de cómo se puede Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 24 Memoria Arquitectura del sistema domótico organizar y estructurar un sistema inteligente en un hogar, con sus correspondientes elementos de domótica y elementos de gestión de energía: Figura 2.2: Ejemplo de un plano de una casa inteligente, adaptado de [9] En este ejemplo también se han incluido los dispositivos de control energético, aunque no se desarrollen en este proyecto. Sin embargo, es necesario saber que los dispositivos de control energético se han posicionado fundamentalmente para medir y regular la corriente de algunos electrodomésticos. Como puede verse, lo más eficaz es situar los elementos de control de más alto nivel a la entrada del hogar, ya que supone una comodidad el gestionar la casa una vez se entre o se salga de ella. El maestro central conviene colocarlo lo más centrado posible. En este caso se ha colocado también en el recibidor. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 25 Memoria Arquitectura del sistema domótico Se han colocado diez dispositivos controladores domóticos por toda la casa para poder gestionarla de forma eficaz. En general, un sensor de temperatura en cada dispositivo es útil para monitorizar la temperatura en toda la casa. En la cocina sería imprescindible un sensor de humo para notificar un posible incendio y un sensor de humedad en el suelo para comprobar que no hay fugas de agua. En el recibidor-pasillo es fundamental un sensor de presencia para mejorar la seguridad del hogar. En el salón, dado su tamaño, es posible la utilización de dos dispositivos, ya que uno puede iluminar el salón con LEDs RGB y el otro puede manejar las persianas eléctricas. En cada baño se puede instalar también un sensor de humedad para controlar que no haya fugas de agua. Finalmente, en las habitaciones se puede tener sensores de luz, controladores para las persianas eléctricas y reguladores de carga para la luz (este último perteneciente a los dispositivos de control energético) para mantener el nivel de luz constante en las habitaciones automáticamente de forma óptima. Este ejemplo cubre todos los aspectos generales de un sistema domótico genérico. En los siguientes capítulos se va a detallar cada uno de estos aspectos relativos a este proyecto, comenzando por el protocolo de comunicación en el siguiente capítulo. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 26 Memoria Comunicación del sistema domótico Capítulo 3 COMUNICACIÓN DEL SISTEMA DOMÓTICO En este capítulo se expone uno de los elementos fundamentales de un sistema domótico: el sistema de comunicación inalámbrica del sistema domótico. Su papel es transmitir la información relevante acerca del entorno doméstico y las órdenes procedentes de la interfaz de control. 3.1 PROTOCOLO MIWI – MICROCHIP WIRELESS Este es el protocolo de comunicación escogido para el sistema domótico de este proyecto. Es un protocolo de código libre de Microchip Technology Inc., aunque sólo se puede usar en ciertos dispositivos de la misma empresa (en el capítulo 4 se verán los dispositivos usados con este protocolo en este proyecto). Está basado en el protocolo de comunicación inalámbrica ZigBee (que a su vez está basado en estándar IEEE 802.15.4, especificación del Low Rate Wireless Personal Area Network). El protocolo MiWi se caracteriza por lo siguiente [10]: • • • • Bajo coste Bajo alcance Bajo caudal de datos Bajo consumo de potencia Debido a estas propiedades, el protocolo es adecuado para aplicaciones domóticas. En los siguientes apartados se estudiará detalladamente el funcionamiento general de los dispositivos que operan con el protocolo MiWi. Figura 3.1: Logos de ZigBee y Miwi [10] 3.2 ESTRUCTURA Y DISPOSITIVOS DE LA RED MIWI Las redes formadas por este protocolo están compuestas por 4 tipos de dispositivos en una topología de red mallada [11]: Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 27 Memoria • • • Comunicación del sistema domótico Maestro Central / PAN Coordinator: se encarga de formar la red y de asignar direcciones a los dispositivos que se conecten a la red. Coordinador / Coordinator: se puede usar para extender el alcance de la red o bien para cumplir funciones domóticas. Esclavo / End Device: cumple funciones domóticas. Puede ser FFD (full function device) o bien RFD (reduced function device). Lo segundo implica que el transmisor del dispositivo no tenga que estar encendido siempre para ahorrar potencia. Figura 3.2: Topología en malla de una red MiWi [11] 3.3 DIRECCIONES DE LOS DISPOSITIVOS Una vez que el maestro haya establecido la red, este asignará una dirección dinámica (Short Address, de 4 bytes) a los dispositivos que se conecten. Sin embargo, es mejor identificar los dispositivos por dirección propia, física, permanente y única (EUI – Extended Unique Identifier, de 8 bytes), ya que la dirección dinámica puede ser distinta en distintos casos. En caso de que un dispositivo que se esté conectando a la red detecte a un coordinador de la red pero no al maestro de la red, entonces el coordinador de la red le asignará esa dirección al dispositivo. En el ejemplo a la derecha se puede observar la mecánica que hay detrás de las dinámicas [11]. direcciones Figura 3.3: Asignación del short Address en una red MiWi [11] Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 28 Memoria Comunicación del sistema domótico 3.4 CREACIÓN DE LA RED E INTEGRACIÓN DE DISPOSITIVOS Con el protocolo MiWi, un dispositivo puede ser configurado para ser el maestro de una red, o para conectarse a una red ya establecida. Esta red se crea en un canal de la banda de los 2.4GHz. Se pueden establecer una red en 16 canales con distinta frecuencia. Dentro del mismo canal, es posible crear hasta 65536 redes y cada red lleva su identificador – un número de 4 bytes (denominada PANID). Un dispositivo que busque una red manda peticiones de baliza constantemente a un canal. Una vez que una petición sea recibida por maestro/coordinador enviara una baliza, que contiene la información de la red y del emisor, ya que varios dispositivos en una red podrían ser capaces de integrar un dispositivo nuevo a la red. Una vez lleguen esas balizas al dispositivo que desea conectarse, éste decide a qué dispositivo asociarse y manda una petición de asociación. Después de un tiempo predefinido, el dispositivo inicial manda un comando de petición de datos para recibir la respuesta de asociación desde el otro lado Finalmente de la el conexión. dispositivo perteneciente a la red integra al otro dispositivo a la red, asignándole una short address. Este procedimiento (handshaking) se muestra en la [12]: Figura 3.4: Procedimiento de handshaking en una red MiWi [12] 3.5 ENVÍO Y RECEPCIÓN DE MENSAJES Una vez se haya formado una red, lo siguiente que hay que tener en cuenta es cómo enviar mensajes por la red. Cualquier dispositivo que sea miembro de una red de protocolo MiWi usará su short address para comunicarse con el resto de la red. Esta dirección corta ayuda a otros dispositivos de la misma red a determinar el paradero del remitente y cómo dirigirse a él. [11] Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 29 Memoria Comunicación del sistema domótico Los mensajes se codifican con el algoritmo de seguridad XTEA (versión modificada del TEA – Tiny Encryption Algorithm), algoritmo público que se puede encontrar fácilmente en internet, aunque no se conoce su debilidad por el momento. Fue escogido con un compromiso entre memoria ocupada y nivel de seguridad. [13] Los mensajes están formados por dos partes: la cabecera y el contenido. La cabecera del mensaje contiene la información necesaria para saber de qué red proviene el mensaje enviado, la short address del remitente y la short address del destinatario. Si un dispositivo recibe este mensaje pero no es el destinatario, lo reenvía, ya que por problemas de alcance es posible que un dispositivo A no alcance al B pero sí al C que sí puede alcanzar al B. El contenido del mensaje contiene la información que se pretendía enviar, y esto es lo que se debe procesar si es el destinatario quien lo recibe. [11] Hay veces que un mensaje no llega a su destino, que ocurre con una probabilidad muy baja; pero existe un método de confirmación de recepción (acknowledgement ACK) para saber si el mensaje ha llegado a su destino. Si el dispositivo emisor del mensaje no ha recibido el acknowledgement después de un tiempo predefinido (timeout) entonces enviará el mensaje de nuevo. Si lo ha intentado 3 veces sin éxito declarará un error. Nótese que este es un método que verifica si el mensaje se ha enviado correctamente, pero no verifica si el contenido no ha sido modificado por error. Para ello existe la comprobación de redundancia cíclica (CRC) que añade datos a la cabecera que guardan relación con el contenido del mensaje. Si esta relación no se cumple una vez recibido el mensaje, se mandará una petición de reenvío. [11] Los dispositivos tienen un buffer para la transmisión y para la recepción (TX buffer y RX buffer respectivamente). El TX buffer almacena bytes como contenido del mensaje que se desea enviar, y cuando se esté ejecutando el comando de emisión, se le añade la información correspondiente a la cabecera, se envía el buffer al destino deseado y luego se limpia. El RX buffer recibe lo que en su momento estaba en el TX buffer de otro dispositivo. Una vez se haya procesado el mensaje recibido se limpia el RX buffer. Estos buffers son útiles ya que los dispositivos pueden estar ocupados y no pueden atender a la recepción o la emisión del mensaje en un momento dado. [11] También existe un método global de envío de mensajes que se denomina broadcast. Se trata de mandar un mensaje a todos los dispositivos que se encuentren en la red. Es un método útil para hacer llegar un mensaje general a todos los dispositivos de la red. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 30 Memoria Comunicación del sistema domótico 3.6 PROPAGACIÓN Y REENVÍO DE MENSAJES Para guiar un mensaje en una red inalámbrica puede requerir procesos laboriosos. El protocolo MiWi resuelve este problema con un método que guía los mensajes (routing), tal y como se puede resumir en la siguiente figura: Figura 3.5: Procedimiento de routing de mensajes en una red MiWi [11] Este árbol de decisión representa el mecanismo que sigue un mensaje cuando es recibido por un dispositivo distinto al destinatario. Esto también puede ocurrir por razones de alcance. En el caso de que un mensaje recibido sea un broadcast, el dispositivo hace un re-broadcast para asegurarse de que llegue el mensaje a todos los dispositivos de la red. Si un dispositivo recibe un mensaje duplicado por broadcast, ignorará las duplicaciones. En la primera condición del árbol de decisión se pregunta si se conoce al dispositivo directamente. Un dispositivo A conoce a otro B directamente si: • • A ha sido integrado a la red por B, o viceversa A ha recibido un mensaje por parte de B, o viceversa Si se observa la figura 3.3 de nuevo, se puede ver que antes de mandar mensaje alguno, el dispositivo A no conoce a los dispositivos E, F y G (y viceversa). Una vez el dispositivo A mande un mensaje al dispositivo E, mandará un mensaje al C, que es quien integró al dispositivo E a la red; tal y como aparece en la segunda pregunta del árbol de decisión de la figura 3.5. Finalmente el dispositivo C le reenviará el mensaje al dispositivo E, entonces E conoce directamente a A. Una vez E mande el acknowledgement al dispositivo A, el dispositivo A conoce directamente a E. [11] Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 31 Memoria Comunicación del sistema domótico 3.7 FLUJOGRAMA DE OPERACIÓN MIWI El flujograma de operación de un dispositivo que opera con el protocolo de comunicación inalámbrica MiWi se puede ilustrar en la siguiente figura: Figura 3.6: Flujograma de operación que sigue un dispositivo que funciona con MiWi [11] El dispositivo primero debe inicializar la pila y el hardware para preparar las comunicaciones. Después, establece la conexión con la red de una manera o de otra; es decir, si está configurado para ser maestro pues crea la red, si no, busca al maestro o a los coordinadores hasta que le manden una baliza para establecer la conexión e integrarse a la red. [11] Una vez el dispositivo sea parte de una red, entra en un bucle infinito en el que se comprueba siempre si hay un paquete en su RX buffer o si debe enviar un mensaje; y actúa en consecuencia. El protocolo está configurado de tal manera que no se pueda recibir a la vez que se envía, por lo tanto hay que tener esto en cuenta una vez se modifique el protocolo para adaptarlo a la aplicación que se desee; en este caso, en una aplicación para crear un sistema domótico para una casa inteligente. En el siguiente apartado se expondrán las modificaciones que se han implementado en este protocolo. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 32 Memoria Comunicación del sistema domótico 3.8 MODIFICACIONES REALIZADAS EN EL PROTOCOLO MIWI Se han implementado varios cambios con el fin de facilitar la programación y mejorar las características del protocolo MiWi. En primer lugar, se han implementado dos modos nuevos de conexión para los dispositivos que deseen integrarse a la red, que son una versión modificada del modo existente: 1. El dispositivo manda peticiones de baliza a cierto canal de frecuencia con cierta identificación (PANID) y se conecta al dispositivo que le mande una baliza. 2. Igual que el anterior, pero sólo aceptará la baliza si proviene de un dispositivo (maestro o coordinador) con un cierto short address predefinido. El modo 2 ha sido creado para aumentar el alcance de la red de manera más eficaz, de modo que se puede fijar la short address de todos los dispositivos si se controla el orden en el que estos dispositivos se encienden; lo cual es útil para saber a qué short address hay que mandar un mensaje para que llegue a cierto dispositivo. La desventaja de este es que requiere fijar el orden de conexión de los dispositivos. Para facilitar la configuración del EUI de cada dispositivo, se definió una variable accesible que se añade al byte menos significativo (LSB) de esta dirección permanente (que tiene 8 bytes en total), la cual se ha definido como micro. Para micro=0x00 se tiene un EUI de 0x1122334455667701. Después, se ha creado una tabla de direcciones o hashtable que relaciona la variable micro de cada dispositivo con su respectivo short address, de modo que se pueda saber a qué short address (definida en el protocolo MiWi como myShortAddress) mandar un mensaje para que llegue a cierto dispositivo (distinguido por la variable micro). En la siguiente figura se puede observar un ejemplo: myShortAddress micro MSB LSB 1 0x01 0x00 2 0x02 0x00 3 0x01 0x02 4 0x01 0x03 Figura 3.7: Ejemplo del hashtable con la configuración de la red del protocolo MiWi modificado Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 33 Memoria Comunicación del sistema domótico Con el hashtable no es necesario el modo 2 de conexión para poder relacionar cada dispositivo con su respectivo short address dentro de la red. El hashtable podría tener una fila más relacionada al maestro central, pero es redundante ya que se sabe que el maestro tendrá micro 0 y myShortAddress 0x0000. Cuando los demás dispositivos se integran a la red, estos le mandan un mensaje al maestro central con su respectiva fila del hashtable, es decir, su micro y su myShortAddress. Una vez haya pasado un tiempo predefinido, el maestro mandará el hashtable que tiene al resto de los dispositivos para que también lo tengan. Debido al requisito de predefinir varias variables para configurar la red, se ha creado un archivo cabecera parameters.h en el que se encuentran todas las constantes que definen la red y el dispositivo; de modo que resulte más fácil configurar a la red y a los dispositivos. Las constantes que hay en este archivo son las siguientes: Constante Descripción Restricciones Distingue a cada dispositivo, se MI_DIR_ZIGBEE (micro) añade el valor de este al último Distinta en cada dispositivo byte del EUI de cada dispositivo MI_CHANNEL La frecuencia de la red que se quiere establecer o unirse MI_PAN_ID La identificación de la red que se quiere establecer o unirse NUM_DISPOSITIVOS El número de dispositivos que hay previsto en toda la red TAM_MENS El tamaño máximo en bytes que puede contener un mensaje ANNOUNCE_HASHTABLE_TIME El tiempo que el maestro espera a anunciar el hashtable (ms) MI_MODO ID_MI_MAESTRO_MSB ID_MI_MAESTRO_LSB Igual en cada dispositivo Igual en cada dispositivo Igual en cada dispositivo Igual en cada dispositivo Ninguna Modo de conexión (1,2) Ninguna El MSB del maestro/coordinador El maestro/coordinador de la red asociado al modo 2 debe tener esta short address El LSB del maestro/coordinador El maestro/coordinador de la red asociado al modo 2 debe tener esta short address Figura 3.8: Constantes relacionadas con el protocolo definidas en el archivo parameters.h Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 34 Memoria Comunicación del sistema domótico Otro elemento importante es definir un protocolo de mensajes robusto. En este archivo cabecera también se definieron constantes relacionadas al tipo de mensaje o instrucción que se envía o se recibe. A continuación se expone el formato de los mensajes mandados en este protocolo: Cabecera propia del Número de bytes N del Instrucción Contenido adicional del mensaje protocolo original mensaje (1 byte) (1 byte) (38 bytes máximo) Figura 3.9: Formato de los mensajes transmitidos en el protocolo modificado La cabecera propia del protocolo original contiene información como el destinatario del mensaje, la petición de confirmación (ACK), la comprobación por redundancia cíclica (CRC), etc. El número N de bytes es igual a la longitud del contenido adicional del mensaje mas uno, el byte de la instrucción del mensaje. Este número es necesario para saber cuántos bytes se deben interpretar. El byte más importante es el de la instrucción, pues indica al dispositivo cómo debe interpretar este mensaje. Los distintos tipos de instrucción se exponen a continuación, con su contenido adicional asociado: INST_HASHTABLE_UPDATE 3 bytes: el byte de la variable micro y los dos bytes del myShortAddress del emisor (para rellenar la hashtable). INST_PEDIR_MEDIDAS_DOM 0 bytes adicionales, sólo indica al dispositivo que debe mandar lecturas de los sensores conectados a él (siguiente instrucción). 12 bytes: El dispositivo emisor informa sobre el estado y la medida de INST_MEDIDAS_DOMOTICAS sus sensores de temperatura, humedad, luz y presencia, formando 4 grupos de 3 bytes para informar sobre ello. INST_PEDIR_ESTADO_RGBS 0 bytes adicionales, el dispositivo receptor debe mandar el estado de los LEDs conectados a él (siguiente instrucción). 5 bytes: el primero indica qué LEDs tiene habilitados el dispositivo emisor, el INST_ESTADO_RGBS segundo indica la potencia del LED en general (%) y los últimos 3 indican la intensidad (%) de cada color del LED tricolor (rojo, verde y azul) 5 bytes: el primero indica qué LEDs debe encender el dispositivo receptor, y los últimos 4 INST_LUZ son los niveles de potencia general, rojo, verde y azul que debe establecer en los LEDs. INST_RELE 1 byte, que indica qué relés debe excitar el dispositivo receptor del mensaje. Figura 3.10: Distintos tipos de instrucción transmitidos en el sistema domótico Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 35 Memoria Comunicación del sistema domótico En las instrucciones INST_MEDIDAS_DOMOTICAS e INST_ESTADO_RGBS se incluye también la variable micro del dispositivo ya que le ahorra al maestro central la tarea de mirar esta variable en su hashtable, de modo que el maestro central reenviará el mensaje por WiFi al PC sin tener que procesarlo (ver capítulo 5). Finalmente, se ha modificado el temporizador o timer por dos razones. La primera es que usaba dos timers en vez de uno y dejaba solo un timer disponible para las aplicaciones domóticas de este proyecto, dificultando la coordinación entre ciertas tareas. Por ello, este protocolo solo usará un timer. La desventaja de ello es que la cuenta del timer rebosaría antes, por lo tanto el registro asociado que cuenta las veces que el timer rebosa contaría mucho más rápido que antes y llegaría al límite demasiado pronto. Debido a ello, se ha aumentado la frecuencia del timer en un 1000% aproximadamente. La segunda razón por la que se ha modificado el timer es porque el registro asociado tenía un número de bytes que, sin modificar el timer, llegaba a su fin en aproximadamente 2 horas después de su conexión a la red (cuando llega a su fin vuelve a contar desde 0); y como el protocolo cuenta tiempo por referencias, si establece una referencia en 1:45 para contar media hora, no va a llegar nunca ya que pasado la media hora el registro estará en 0:15 y la diferencia sería de -90 minutos. Se le han añadido 4 bytes más a este registro; y con la frecuencia del timer 10 veces más rápido ahora podrá contar hasta más de 100 años sin volver a contar desde 0. Realizados todas estas modificaciones, el protocolo es ahora más robusto y más fácil de manejar, facilitando la comunicación entre dispositivos de la red interna MiWi y también la comunicación entre la red MiWi y el PC para controlar los dispositivos desde la interfaz de control. En el capítulo 5 se verá el protocolo de comunicación usado para enlazar el resto del sistema con la red MiWi. Explicado ya las características fundamentales del protocolo de comunicación del sistema domótico, en el siguiente capítulo, se verán los distintos dispositivos que van a operar con el protocolo MiWi. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 36 Memoria Dispositivos remotos Capítulo 4 DISPOSITIVOS REMOTOS En este capítulo se verá el hardware desarrollado y usado en este proyecto: las tarjetas controladoras, el microprocesador, el módulo de radiofrecuencia, los sensores y los actuadores. 4.1 TARJETAS CONTROLADORAS Las tarjetas controladoras o de control han sido diseñadas con el programa de CAD CadSoft Eagle 6.1. Algunas de estas tarjetas se pueden alimentar con pilas; por ello, se pueden colocar en cualquier lugar de la casa sin tener que pasar un cable de alimentación desde un enchufe, lo cual resulta útil para ciertos sensores como los de presencia. Se han diseñado en este proyecto cuatro tarjetas que sirven propósitos distintos: • TCD: Tarjeta de Control Domótico • TCI-F: Tarjeta de Control de Iluminación – Foco • TCI-4F: Tarjeta de Control de Iluminación – 4 Fases • TCA: Tarjeta de Control de Actuadores Estas tarjetas se colocarían en distintos lugares de la casa, como se puede ver en la figura 2.2. La tarjeta que representa el maestro central (TCC) se verá en el capítulo 5; Cada tarjeta viene con un microprocesador y un módulo de radiofrecuencia que se verán en los apartados 4.2 y 4.3 respectivamente. A continuación se expondrán las características principales de cada tarjeta. 4.1.1 TCD: TARJETA DE CONTROL DOMÓTICO Esta tarjeta fue la primera que se diseñó y por ello es la tarjeta de propósito general de este proyecto. Las otras 3 tarjetas fueron diseñadas posteriormente ya que ciertos actuadores requerían una serie de componentes que ocupan un espacio considerable, como los relés de la TCA. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 37 Memoria Dispositivos remotos Esta tarjeta se alimenta a 12V, por lo tanto se puede alimentar con pilas. Tiene dos estabilizadores de tensión cuyas tensiones de salida son 5V y 3.3V. Estas tensiones de salida son adecuadas para la gran mayoría de sensores y G actuadores que hay en el D mercado. Los sensores y A actuadores que se deseen conectar a la tarjeta E se B conectan en los pines que van de 3 en 3 en la parte superior y en la izquierda de la tarjeta. Son 3 pines para C cada sensor/actuador ya que uno F I H está a 3.3V o 5V (mediante un jumper se selecciona), otro está a 0V y el tercero está conectado al microprocesador. Figura 4.1: TCD: Tarjeta de Control Domótico En concreto, los pines en el recuadro A y B son los que entran al conversor analógico-digital del microprocesador. Estos pines del microprocesador son capaces de medir tensión, de 0 a la tensión de alimentación (en este caso es 3.3V). Se han separado en dos grupos distintos ya que tienen una alimentación distinta. Con los pines verdes se puede establecer una tensión de 3.3V o de 5V mediante un jumper. En el recuadro C se encuentran los pines asociados al periférico de control de motores del microprocesador. Asimismo, en el recuadro D se pueden conectar sensores digitales para que, con el selector rojo de la parte superior izquierda de la tarjeta, tengan una resistencia pulldown. En el recuadro E se encuentran pines de funciones reducidas que se pueden usar para establecer o leer tensiones de 0V, 3.3V o de 5V solamente (como el resto de los pines). Adicionalmente, en la esquina inferior izquierda se han dispuesto varios pines para poder gestionar un encoder (recuadro F). Se puede apreciar en la figura 4.1 el microprocesador y el módulo de radiofrecuencia, ambos de Microchip Technology Inc. El espacio que existe entre el módulo de RF y el resto del circuito es necesario para no interferir en las Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 38 Memoria Dispositivos remotos comunicaciones del dispositivo. También hay un conector blanco de tres pines (recuadro I) debajo que sirve para comunicación I2C (Inter-Integrated Circuit) con otras tarjetas. El conector blanco que está a la derecha del conector I2C (recuadro H) es por donde se alimenta la tarjeta a 12V. El circuito estabilizador de tensión se encuentra encima del módulo de radiofrecuencia, delimitado por dos bobinas (de color cobre). Por si fuera necesario, se han colocado varios pines a 5V y a 3.3V (recuadro G) con sus respectivos pines a tierra encima del circuito estabilizador de tensión. En definitiva, esta tarjeta es capaz de gestionar y controlar una gran variedad de sensores y actuadores adecuados para aplicaciones domóticas. A continuación se expondrá las características de las otras tres tarjetas, que no son de propósito general. 4.1.2 TCI-F: TARJETA DE ILUMINACIÓN - FOCO Esta tarjeta ha sido diseñada para gestionar LEDs RGB (véase 4.6.2), y por ello se alimenta a 220V en corriente alterna (se puede apreciar el D transformador, que es el componente grande rojo), para poder proporcionar una corriente lo suficientemente alta al LED para poder iluminar gran parte de una habitación. Esta tarjeta también dispone de un conector I2C y está diseñada para también soldarle (recuadro D) un sensor de temperatura NTC (véase 4.5.3). En la parte inferior de la tarjeta se puede apreciar los tres transistores asociados a cada LED. A B C Figura 4.2: TCI-F: Tarjeta de Control de Iluminación - Foco En el recuadro A se encuentra el conector de 4 pines para enchufar a un LED RGB. Hay un pin a 3.3V y los 3 restantes son los pines asociados a cada color del LED. Por si fuera necesario, existen 2 pines de 3.3V con sus pines asociados a tierra (recuadro B). La entrada a 220V se encuentra en el recuadro C. Entre los recuadros B y C se encuentra el conector de 3 pines de comunicación I2C, como en la tarjeta TCD. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 39 Memoria Dispositivos remotos 4.1.3 TCI-4F: TARJETA DE ILUMINACIÓN – 4 FASES Esta tarjeta ha sido diseñada para gestionar varias tiras de LEDs RGB (véase A 4.6.2), aunque de menor calibre que el de la tarjeta anterior. En total se pueden acoplar 4 D circuitos de LEDs RGB distintos, haciendo un total de 12 transistores requeridos para ello. A diferencia de la tarjeta anterior, esta se alimenta a 12V y alimenta a los LEDs RGB a 12V también; mientras que la tarjeta anterior alimentaba su LED RGB asociado a 3.3V. En el caso de este proyecto se han conectado tiras C B de LEDs RGB de 15 cada una a cada fase. Las 4 fases se señalan en los recuadros A y B. Figura 4.3: TCI-4F: Tarjeta de Control de Iluminación – 4 Fases El conector de alimentación se encuentra en el recuadro C, y también esta tarjeta dispone de pines a 3.3V (recuadro D). Asimismo, el conector de comunicación I2C está presente en esta tarjeta también; y se encuentra entre los recuadros B y C. 4.1.4 TCA: TARJETA DE CONTROL DE ACTUADORES Para el control de actuadores se ha diseñado esta tarjeta que es capaz de gestionar relés ya que viene equipada con el B circuito de acondicionamiento necesario para ello. Esta tarjeta también está alimentada a 220V. Se pueden conectar a la derecha de los relés (recuadro A), A dispositivos como el riego de un jardín o una Figura 4.4: TCA: Tarjeta de Control de Actuadores persiana eléctrica (ver figura 4.19). En el recuadro B se encuentra el conector de alimentación a 220V en corriente alterna. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 40 Memoria Dispositivos remotos 4.2 MICROPROCESADOR DSPIC33FJ32MC202 Este microprocesador de la empresa Microchip Technology Inc. es el controlador del sistema domótico escogido en este proyecto. En él se programa el algoritmo de control para controlar los actuadores y para tomar lecturas de los sensores. Este microprocesador tiene programado un driver del protocolo de comunicación MiWi de Microchip Technology Inc., el cual está programado para que funcione con dispositivos de la misma empresa. Las características importantes de este microprocesador para este proyecto son las siguientes [27]: • Alimentación necesaria de 3.3V o 5V. La tensión de alimentación fija la tensión de los pines de salida digitales al mismo nivel de tensión de alimentación y limita la máxima tensión para los pines de entrada digitales y analógicos al mismo nivel de tensión de alimentación. • 28 pines, de los cuales 21 se pueden usar como salida o entrada digital y entre estos 6 pueden usarse como entrada analógica mediante el conversor analógicodigital. Este conversor es capaz de medir el voltaje de entrada en un pin del microprocesador con una resolución de aproximadamente 0.1% de la tensión de alimentación. • 3 timers de 16 bits, de los cuales uno es necesario para el protocolo MiWi, dejando dos para otras tareas temporales. • Un módulo SPI (Serial Peripheral Interface), un estándar de comunicaciones necesario para transferir información desde el microprocesador hasta el módulo de radiofrecuencia y viceversa. • Límite de intensidad de salida de 200mA; un importante factor a tener en cuenta para la conexión de actuadores al micro. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 41 Memoria Dispositivos remotos 4.3 MÓDULO DE RADIOFRECUENCIA MIWI Este dispositivo, que es también propiedad de Microchip Technology Inc. se encarga de transferir información entre microprocesadores usando el protocolo de comunicación MiWi [28]. Transmite a 2.4GHz con un caudal de datos máximo de 250Kbps y se alimenta a 3.3V. Para la aplicación de este proyecto, es necesario conectar entre el microprocesador y el módulo de RF cuatro pines de datos (gestionados por el módulo SPI), aparte del pin de reset, el de alimentación y el de tierra. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de qué pines se podrían conectar entre sí. En dicho ejemplo, se requieren solamente 4 pines de datos, además de la alimentación, el reset y la tierra. Figura 4.5: Posible interconexión entre ambos dispositivos para el funcionamiento del protocolo MiWi Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 42 Memoria Dispositivos remotos 4.4 ARQUITECTURA DEL ALGORITMO DE CONTROL El microprocesador sigue un bucle cerrado una vez haya creado la red o se haya integrado a ella. El siguiente esquema explica detalladamente cómo funciona el algoritmo de control programado en los microprocesadores: Inicialización del hardware y del protocolo MiWi Creación de la red o integración del dispositivo a la red Enviar el mensaje almacenado antes debido a una tarea anterior ¿Se ha recibido un mensaje? ¿Se debe transmitir un mensaje? Procesar el mensaje recibido e interpretar la petición recibida No Sí No Sí No ¿Se debe ejecutar una tarea temporal? Ejecutar la orden recibida y/o cargar un mensaje de respuesta Sí Ejecutar la tarea y cargar un mensaje de respuesta si fuera necesario Figura 4.6: Diagrama de flujo del algoritmo de control de los microprocesadores Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 43 Memoria Dispositivos remotos 4.5 SENSORES En este apartado se expondrán los sensores que se han usado en este proyecto y su calibración. Es importante tener en cuenta las variables que se deseen medir para escoger el tipo de sensores que se deben implementar en este proyecto: • Nivel de luz – Sensor de luminosidad • Nivel de humedad – Sensor de humedad • Nivel de temperatura – Sensor de temperatura • Detección de presencia – Sensor de presencia 4.5.1 SENSOR DE LUMINOSIDAD Para aplicaciones domóticas existen 3 tipos de sensores de luminosidad (o sensores fotoeléctricos) adecuados: • Fotodiodo: es un diodo sensible a la luz infrarroja y a la luz visible. Cuando sea excitado por la luz incidente conducirá una cantidad de corriente proporcional a la intensidad de la luz que incide sobre el diodo. • Fototransistor: es un transistor que también es sensible a la luz infrarroja y a la luz visible. Es más sensible que el fotodiodo debido a la ganancia propia del transistor. Funciona de la misma manera que un transistor normal al que se le ha conectado un fotodiodo entre su base y su colector, tal y como se puede ver en la figura 4.7. • Figura 4.7: Fototransistor [14] Fotorresistencia: también conocido como LDR (del inglés Light-Dependent Resistor). Es una resistencia sensible a la luz incidente, que reduce su resistencia dependiendo de la intensidad de la luz incidente. En una habitación oscura su resistencia es del orden de millones de ohmios y en una habitación iluminada su resistencia es del orden de cientos de ohmios. En este proyecto se ha escogido la fotorresistencia para medir el nivel de luminosidad ya que requiere un circuito de acondicionamiento más simple que el de las otras alternativas. La desventaja es que las otras alternativas ofrecen una respuesta lineal con la luminosidad, mientras que la fotorresistencia ofrece una respuesta exponencial, lo Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 44 Memoria Dispositivos remotos cual resulta más difícil de determinar el nivel de luz con una fotorresistencia (se es la fotorresistencia. La tensión de salida se calcula de este modo: requiere una calibración mucho más compleja). [15] circuito de acondicionamiento necesario para la fotorresistencia se muestra en +3.3V la figura 4.8, donde 20 k vo (4.1) Rf 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 dsPIC33FJ32MC202 El 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 Figura 4.8: Acondicionamiento de la fotorresistencia Figura 4.9: TCD con un sensor de luz conectado Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 45 Memoria Dispositivos remotos En definitiva, se ha escogido el sensor de humedad capacitivo ya que requiere un circuito de acondicionamiento más simple, aunque los sensores resistivos suelen ser más fáciles de acondicionar; sin embargo, los sensores de humedad resistivos son también sensibles a la temperatura y habría que incorporarles un sensor de temperatura adicional. Además del condensador sensible a la humedad, existen sensores que tiene un chip de acondicionamiento de señal integrado de manera que la salida será directamente proporcional a la humedad relativa. [16] Un ejemplo de este tipo de sensores es el de la siguiente figura, y es el escogido para este proyecto ya que no necesita circuito de acondicionamiento alguno. Figura 4.10: Pines del sensor capacitivo En la siguiente figura se puede ver el sensor de humedad conectado a la TCD. Este es el único sensor en este proyecto al cual se le debe alimentar a 5V, pero la salida de este componente como máximo llega a 3.8V; aunque para llegar a 3.3V debe haber una humedad relativa del 80%, el cual es un valor muy alto en un hogar, aunque es un valor normal si el sensor se encuentra en un jardín cuando se ha regado. Figura 4.11: TCD con un sensor de humedad conectado 4.5.3 SENSOR DE TEMPERATURA En cuanto a la temperatura, existen tres tipos de sensores adecuados para este proyecto: • Termopar: este dispositivo consiste en dos conductores distintos que producen una diferencia de potencial cuando se calientan. No requieren alimentación y pueden usarse para medir un alto rango de temperaturas (algunos tienen un rango de 0ºC a 2300ºC), pero no suelen disponer de una precisión decente. [18] • Termistor: son resistencias mucho más sensibles a la temperatura que las resistencias normales. A diferencia de los termopares, los termistores están hechos de un cerámico o de un polímero. Los hay de dos tipos: NTC (Negative Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 46 Memoria Dispositivos remotos Temperature Coefficient, inversamente proporcionales a la temperatura) y PTC (Positive Temperature Coefficient, directamente proporcionales a la temperatura). Otra diferencia con los termopares es que los termistores no ofrecen una respuesta lineal con la temperatura y tienen un rango de medida mucho menor (normalmente de -90ºC a 130ºC). [19] • RTD: del inglés Resistance Temperature Detectors. A diferencia de los termistores, los RTD están hechos de metales puros conductores como el platino o el cobre. Pueden usarse para medir temperaturas de -200ºC hasta 500ºC y suelen tener mayor precisión que los termopares, aunque no son tan sensibles. Otra desventaja es que el material necesario es mayor y más caro. [20] En conclusión, para este proyecto se han escogido los termistores como sensores de temperatura principalmente por coste, sensibilidad y rango de temperatura. La única desventaja es la calibración necesaria ya que no son lineales con la temperatura y requiere una calibración más compleja. El acondicionamiento es idéntico al del sensor de luminosidad (ver figura 4.8), aunque con una resistencia de 150Ω. En la figura 4.12 se puede ver el termistor conectado a la TCD. Figura 4.12: TCD con un termistor conectado 4.5.4 SENSOR DE PRESENCIA Estos sensores son más complejos que los anteriores. Se pueden clasificar en dos grandes grupos: • Sensores de presencia activos: estos sensores son característicos por la emisión de energía para la detección de cambios en los alrededores (que principalmente son objetos en movimiento). Pueden emitir ondas ultrasónicas, microondas y ondas de radio. • Sensores de presencia pasivos: se conocen como sensores PIR, del inglés Passive Infrared. se basan en la detección de calor emitida por ondas infrarrojas. Sólo detectan cambios de calor emitido, es decir, si un cuerpo se mueve en una habitación con la misma temperatura, estos sensores no lo detectarían. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 47 Memoria Dispositivos remotos Debido a que las tarjetas no disponen de tanta potencia y se han diseñado como dispositivos de bajo consumo, la opción más adecuada es la de los sensores de presencia pasivos. En la siguiente figura se muestra el funcionamiento de estos sensores, que en realidad poseen dos elementos piroeléctricos y lo que miden es la diferencia de intensidad de las ondas infrarrojas que llegan a cada una de ellas. [22] Figura 4.13: Funcionamiento de un sensor PIR [22] Debido a que son elementos direccionales, se amplía el rango infrarrojo de ellos mediante una lente de Fresnel, tal y como se muestra en la siguiente figura. Esta lente en principio fue diseñada para los faros en las costas para hacer más visible la luz a los barcos; sin embargo, en este caso se usa para convertir el rayo IR en un haz para incrementar la visión del sensor. [23] Figura 4.14: Aplicación de la lente de Fresnel [22] Debido a que estos sensores pueden arrojar valores negativos de tensión y que es una señal difícil de acondicionar, existen chips de acondicionamiento de señal diseñados específicamente para los sensores de presencia PIR. Con estos chips, si el sensor detecta un cambio en su línea de visión, en la salida aparecerá un valor de tensión de 3.3V o 5V (depende de la tensión de alimentación), lo necesario para poder interpretar con el microprocesador que hay presencia en el lugar en cuestión. Por ello, se va a utilizar un sensor PIR con acondicionamiento de señal equipado con una lente de fresnel para detectar presencia. En la siguiente figura se puede observar un sensor conectado a la TCD. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Figura 4.15: TCD con un sensor PIR conectado 48 Memoria Dispositivos remotos 4.5.5 CALIBRACIÓN DE SENSORES Teniendo en cuenta que los sensores analógicos son leídos por el microprocesador y representados por un valor que va de 0 (0V) a 1023 (3.3V), se procede a tomar lecturas usando referencias. En el caso de la temperatura, se usó un termómetro de mercurio para medir la temperatura en 4 casos distintos: 13ºC = 800; 19ºC = 587; 21ºC = 463; 28ºC = 258 Sabiendo que la resistencia NTC sigue una exponencial, aproximando por una curva logarítmica se llega a la siguiente ecuación: (4.2) (4.3) Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 49 Memoria Dispositivos remotos 4.6 ACTUADORES En este apartado se expondrán los actuadores que se han usado en este proyecto. Se debe tener en cuenta las variables y los elementos del entorno que fuesen útiles controlar para escoger el tipo de actuadores que deben implementarse en este proyecto: • Actuador genérico – Relé • Actuador luminoso – LED RGB 4.6.1 RELÉ Un relé es un dispositivo usado para conmutar un circuito externo a otro nivel de tensión, es decir, aislado galvánicamente. Por ejemplo, se podría abrir o cerrar un circuito a 220V en alterna desde otro circuito a 5V en continua tal y como se puede ver en la figura 4.16. [24] Figura 4.16: Conexión de un relé [24] Una vez que el microprocesador conectado a este circuito dé una tensión de 3.3V o de 5V el Relé se excitará, cerrando el circuito a 220V. En este ejemplo la tensión de conmutación del relé es de 5V, una característica muy importante a tener en cuenta al diseñar este circuito ya que normalmente los hay de mayor tensión y 5V no sería suficiente para excitar la bobina del relé. También se debería comprobar que el relé pueda soportar los 220V en alterna. Debido a que pueda ocurrir una sobretensión en la bobina causada por el transistor al entrar en corte, es necesario un diodo de libre circulación en paralelo con la bobina para protegerlo. [24] Existen varios tipos de Tipos de relés Un circuito Dos circuitos relés según los contactos que Sin SPST DPST tengan y según si conmutan entre conmutación Single Pole Single Throw Dual Pole Single Throw Con SPDT DPDT conmutación Single Pole Dual Throw Single Pole Dual Throw dos circuitos o simplemente abren o cierran un solo circuito, tal y como aparece esta tabla: Figura 4.17: Tabla explicativa de los distintos tipos de relés Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 50 Memoria Dispositivos remotos Estos tipos de relés pueden usarse para varias aplicaciones, desde encender una bombilla en un circuito de 220V hasta cambiar el sentido de giro de un motor de corriente continua. En la figura 4.18 se muestran los circuitos de conexión de estos ejemplos. Figura 4.18: Distintos tipos de relés conectados al micro [24] Por otra parte, existen relés con una bobina o con dos. Los anteriores disponían de solamente una bobina (relés no lacheados), los cuales están normalmente abiertos o cerrados y pasan al otro estado cuando la bobina es excitada. En cambio, los relés con dos bobinas (relés lacheados) requieren dos circuitos para poder accionar el conmutador. El conmutador no está normalmente en ninguna de las dos posiciones, solo cambia de posición si se excita la bobina asociada; y si se deja de excitar esta bobina no ocurre nada por lo que no es necesario excitar la bobina asociada para mantener el conmutador en la posición deseada. [24] Un ejemplo de relé lacheado es el de la siguiente figura, en el que se aplica a una persiana eléctrica. Funciona de manera parecida a un flip-flop RS (biestable). En este ejemplo si el pin 4 del microprocesador estuviera a nivel alto el conmutador cambiaría de posición y la persiana bajaría. Una vez el conmutador haya cambiado de posición se puede dejar el pin 4 a nivel bajo. Pasaría lo contrario con el conmutador y la persiana si se pone el pin 3 del micro a nivel alto. Figura 4.19: Ejemplo de relé lacheado [24] Este ejemplo sólo funcionaría si el relé de la izquierda (que es no-lacheado) estuviera cerrando el circuito de alimentación de la persiana. Por lo tanto, para parar la persiana habría que poner el pin 2 del microprocesador a nivel alto. En principio se va a equipar la TCA con relés DPDT lacheados (biestables) y no-lacheados (monoestables). Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 51 Memoria Dispositivos remotos 4.6.2 LED RGB Un LED RGB (o led tricolor) es una combinación de tres diodos LED de colores rojo, verde y azul. Está basado en el modelo RGB (Red Green Blue). Este modelo consiste de estos tres colores, a los que se le asigna un valor entre 0 y 255. Combinando estos tres valores se puede obtener cualquier color. Este modelo se puede representar en un cubo, tal y como aparece en la figura 4.20. [25] Este modelo representa los cambios en el color al variar los valores del color rojo, verde y azul. Los colores más típicos se encuentran en las aristas del cubo, aunque sea posible obtener los intermedios. estos Sin valores valores embargo, representan colores no muy distintos a los Figura 4.20: Modelo RGB en formato cúbico [25] Teniendo en cuenta este modelo, 3.3 V 3.3 V 3.3 V 22 el LED RGB puede iluminarse de cualquiera de estos colores. El circuito 2.2 k de acondicionamiento se muestra en la figura 4.21. La idea detrás de esto es sacar una señal de pulsos PWM por las 2.2 k tres salidas del micro para poder regular la intensidad de cada LED de color, combinando los tres colores para formar cualquier color. Los valores de las resistencias se han escogido teniendo en cuenta los siguientes parámetros de estos LEDs: Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 2.2 k 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 dsPIC33FJ32MC202 de las aristas. 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 Figura 4.21: Acondicionamiento de un LED RGB 52 Memoria Dispositivos remotos Figura 4.22: Parámetros fundamentales de los LEDs RGB usados en este proyecto Debido a la caída de tensión máxima del LED rojo, es necesaria una resistencia en el colector para reducir esta caída de tensión. Teniendo en cuenta que el consumo de corriente máximo es de 50mA: (4.4) (4.5) Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 53 Memoria Dispositivos remotos colector debe ser menor que 0.7V ya que el emisor se encuentra a 0V. Teniendo en cuenta que la corriente por el emisor es la corriente por la base (la que sale del pin del micro) multiplicado por el parámetro β del transistor: (4.6) (4.7) (4.8) Figura 4.23: TCI-F con seis LEDs RGB iluminados con color azul conectados en paralelo Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 54 Memoria Dispositivos remotos (4.9) (4.10) (4.11) (4.12) (4.13) Figura 4.24: TCI-4F con una tira de 15 LEDs RGB iluminados en blanco conectado a una de sus fases Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 55 Memoria Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Dispositivos remotos 56 Memoria Dispositivo central de control Capítulo 5 DISPOSITIVO CENTRAL DE CONTROL Este dispositivo central de control (TCC - Tarjeta de Control Central) es muy diferente de los demás dispositivos, ya que su algoritmo de control es mucho más complejo debido a 3 características fundamentales: • Se encarga de coordinar el sistema domótico y el sistema gestor de energía en la red inalámbrica MiWi. • Cumple funciones principales del sistema gestor de energía, como medir la corriente que hay en las líneas de entrada situadas en el cuadro de mando y protección de la casa. • Capacidad de comunicarse con la interfaz de control por WiFi, lo que constituye el puente entre ambos sistemas y la interfaz de control. Debido a la necesidad de memoria de programa por el hecho de integrar el protocolo MiWi y el WiFi en un mismo dispositivo, el microprocesador usado es distinto al mencionado anteriormente (dsPIC33FJ32MC202). Para esta tarjeta se usa el microprocesador dsPIC33FJ128MC802. Además del módulo de radiofrecuencia MiWi esta tarjeta está equipada con un módulo de comunicación WiFi. Por último, posee transformadores de intensidad que desempeñan propósitos relacionados con la gestión de energía. Por ello, esta tarjeta se ha desarrollado en el proyecto de la gestión energética del sistema domótico. A continuación se muestra la tarjeta TCC en la figura 5.1: El microprocesador, situado en la parte superior izquierda, es capaz de enlazar ambos módulos de comunicación mediante un algoritmo de traducción de mensajes entre protocolos. Para propósitos relacionados con el sistema gestor de energía, El circuito inmediatamente debajo del microprocesador se encarga de tomar las medidas de corriente del cuadro general del hogar. Figura 5.1: TCC: Tarjeta de Control Central Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 57 Memoria Dispositivo central de control Para entender el funcionamiento completo de esta tarjeta se expone en la figura 5.2 su flujograma de operación: Inicialización de los periféricos y de los módulos de hardware Creación, administración y coordinación de la red MiWi Inicialización de los protocolos MiWi y WiFi Establecer comunicación WiFi con el PC a través del router Ejecutar la tarea y cargar un mensaje de respuesta si fuera necesario Sí ¿Se ha recibido un mensaje? No ¿Se debe ejecutar una tarea temporal? No ¿Se debe transmitir un mensaje? Sí Sí ¿El mensaje es para mí (la TCC)? No No Reenviar el mensaje recibido sin procesar al destino deseado previamente Enviar el mensaje almacenado antes debido a una tarea anterior Sí Ejecutar la orden recibida y/o cargar un mensaje de respuesta Figura 5.2: Diagrama de flujo del algoritmo de control de la TCC Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 58 Memoria Capítulo 6 Interacción con el usuario INTERACCIÓN CON EL USUARIO En este capítulo se verán los programas detrás de la interacción con el usuario para entender cómo puede un usuario controlar su casa de manera sencilla y cómoda. 6.1 INTERFAZ DE CONTROL La interfaz de control es un programa diseñado para que un usuario pueda gestionar su hogar domótico sin tener que entender los algoritmos y operaciones complejas que hay detrás. Ha sido programada con Microsoft Visual Studio en lenguaje C++ y diseñada con Qt. A continuación se muestran en la figura 6.1 las ventanas de la interfaz de control; una asociada al sistema energético y otro al sistema domótico: Figura 6.1: Interfaz de control El principio de funcionamiento de la interfaz de control es sencillo; se muestra la información al usuario separado en dos partes: • La parte general, en el que se muestra el consumo total de la casa según el dispositivo central de control del anterior capítulo. En esta parte se puede establecer el coste que el usuario está dispuesto a pagar, la potencia máxima y la potencia mínima deseada por el usuario escribiendo en los campos asociados y pulsando el botón de Send Parameters para efectuar los cambios deseados, solo si se activa la autogestión en el control en el slider de Self-management. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 59 Memoria • Interacción con el usuario La parte concreta, en el que se divide la información según la región seleccionada del hogar y según el sistema de control domótico y energético. o En el energético se puede ver la intensidad, la prioridad y el porcentaje de regulación de los enchufes de la habitación. Si la prioridad es baja y el consumo se ha limitado en la parte general, este enchufe será el primero en ser limitado por los dispositivos del sistema de gestión energética. o En el domótico se muestran los niveles de luz, temperatura y humedad; y si ha habido detección de presencia recientemente o no. También se ha implementado un controlador para persianas eléctricas de la tarjeta TCA y para los LEDs RGB de las tarjetas TCI-F y TCI-4F. Si no existe un dispositivo asociado con alguno de los campos mostrados en la región seleccionada de la casa se mostrará el mensaje “Missing device” para indicarlo. En caso de que sí exista pero no hubiera conexión con el dispositivo se mostrará el mensaje “Not available”. Toda la información que la interfaz muestre en pantalla se extrae de la base de datos, de tal modo que se actualizará cada cierto periodo de tiempo para que el usuario no espere tanto para ver cómo cambian las medidas según las condiciones de la habitación. Para el sistema domótico el tiempo de actualización es de 5 segundos y para el sistema gestor de energía es de 1 segundo. En el caso del sistema domótico, se envían las peticiones para cada tarjeta de uno en uno a lo largo del periodo de los 5 segundos, ya que si llegan muchos mensajes a la vez el maestro podría perderlos por sobrecarga. Sin embargo, para poder llevar a cabo esta actualización es necesario otro programa que gestione las comunicaciones WiFi entre el PC y la tarjeta TCC. Una vez que el usuario quiera cambiar algo en el sistema este programa se encargaría de comunicarlo a los elementos del sistema relacionados con este cambio. Este programa se le denominará el programa del servidor o server. Por ello, se tienen ejecutando en el PC dos programas en paralelo, uno para la interfaz de control (InterfazGeneral.sln) y otro para las comunicaciones WiFi con el resto del sistema (Server.sln), teniendo en cuenta el almacenamiento y la lectura de datos en una base de datos, que se verá en el siguiente apartado. Estos dos programas interactúan entre sí por varios motivos, sobretodo porque la interfaz no tiene acceso a la base de datos, pero el server sí (a través de ODBC). Se dan Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 60 Memoria Interacción con el usuario 3 casos distintos, dependiendo de qué datos se deben intercambiar y qué programa es el emisor y cuál es el receptor de los mensajes intercambiados: • La interfaz pide cada 5 segundos las medidas de los sensores y el estado de los actuadores de la habitación seleccionada al server. También este es el caso para las medidas de corriente del sistema gestor de energía. • El server contesta la petición anterior enviando la información pedida por la interfaz. • La interfaz manda una orden destinada a todos o a un cierto dispositivo perteneciente al sistema domótico o al energético. El server hace de puente entre la interfaz y el maestro central; después el maestro central enviará la orden al dispositivo deseado en función de la orden que se envió desde la interfaz. A continuación se muestra en la figura 6.2 la estructura simplificada de ambos programas: Figura 6.2: Estructura y bloques principales de ambos programas La interfaz general posee un gran número de funciones, las cuales se clasifican en 4 bloques: • Funciones generales de la interfaz: incluye la inicialización de la interfaz, el temporizador de la interfaz, mostrar datos en la pantalla y recibir las órdenes que el usuario introduce en ella. • Funciones domóticas: se activan cuando el usuario selecciona la pestaña correspondiente al control domótico. La interfaz pide al server a través del bloque de comunicación las medidas y los estados de los actuadores de la Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 61 Memoria Interacción con el usuario habitación seleccionada en la lista desplegable. También se encargan de interpretar los datos recibidos provenientes del server para que sean entendibles por el usuario. • Funciones energéticas: sirven un propósito parecido a las funciones domóticas, pero relacionadas con el sistema gestor de energía. • Intercambio de datos con el server: a través del protocolo TCP/IP, desde el mismo PC, la interfaz puede comunicarse con el server. En cuanto al server, tiene también una serie de funciones, que sirven propósitos de comunicación entre varios elementos del sistema: • Intercambio de datos con la interfaz: igual que viceversa, mediante el protocolo TCP/IP se forma un enlace entre ambos programas. Los paquetes intercambiados entre ambos programas son los siguientes: Instrucción (emisor) Contenido del paquete Petición de valores Ninguno generales (interfaz) Informe de valores Una tabla con los valores de los sensores y de los LEDs generales (server) RGB instalados. Petición de tarjetas Ninguno instaladas (interfaz) Informe de tarjetas Una tabla con la información sobre las tarjetas instaladas con instaladas (server) los dispositivos que tienen conectados en cada habitación. Orden de actuar Una tabla con los relés a actuar de la tarjeta instalada en una persianas (interfaz) habitación determinada. Orden de actuar LEDs Una tabla con los valores de los LEDs RGB a actuar de la RGB (interfaz) tarjeta instalada en una habitación determinada. Figura 6.3: Paquetes enviados según las instrucciones entre interfaz y server • Intercambio de datos con el maestro: mediante la comunicación WiFi, el server es capaz de enviar peticiones al sistema energético y al domótico y recibir datos de ambos sistemas, pasando por el maestro central previamente. Los paquetes en este protocolo tienen el mismo formato que los paquetes explicados en la figura 3.10. Las tarjetas están atentas a las peticiones reenviadas por el maestro y responden inmediatamente a estas peticiones con sus medidas. • Intercambio de datos con la base de datos: a través de ODBC, el server puede mandar comandos o peticiones en lenguaje SQL (Single Query Language) para Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 62 Memoria Interacción con el usuario leer o escribir datos en la base de datos. Escribirá en la base de datos cuando el maestro le haya mandado datos; y leerá de la base de datos cuando tenga que contestar a una petición de medidas de sensores y estados de actuadores. • Gestión de recursos compartidos: para evitar que el server tenga que leer de la base de datos y escribir a la base de datos al mismo tiempo (debido a que el maestro y la interfaz les hayan mandado un mensaje al server al mismo tiempo), se ha definido un recurso compartido, o mutex (en algunos sistemas en tiempo real se conoce como semáforo o semaphore). Si el server está consultando a la base de datos no se le permite realizar otra consulta al mismo tiempo con este mutex. 6.2 BASE DE DATOS La base de datos ha sido diseñada con ERwin Data Modeller y creada con DBManager y está en formato MySQL. Está compuesta de varias tablas y variables, tal y como se puede ver a continuación en la estructura de la base de datos en la figura 6.3: Figura 6.4: Arquitectura de la base de datos Cada tabla sirve un propósito en concreto. A continuación se exponen las funciones de cada tabla: • PARAMETROS: Esta tabla es independiente de las demás. Contiene información acerca de los parámetros de coste, potencia máxima y potencia mínima y del modo de funcionamiento de autogestión (ver figura 6.1). Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 63 Memoria • Interacción con el usuario REGION: contiene todas las regiones dentro de la casa (ID_REGION), con su descripción. Además, se pueden agrupar según ID_REGION_PADRE (por ejemplo, HABITACION1 y HABITACION2 irían ligadas a HABITACIONES). • UBICACIÓN: Asocia a cada dispositivo o tarjeta controladora a una ubicación (ID_UBICACION) y a una región definida en la tabla REGION. • DISPOSITIVOS: Asigna a cada dispositivo una descripción única (por ejemplo, TCD SALÓN) con su ubicación (ID_UBICACION) y dirección de protocolo MiWi asociada (un byte) mediante un único ID_DISPOSITIVO. La columna de PRIORIDAD asigna prioridades a las tarjetas del sistema gestor de energía. • TRANSDUCTOR: teniendo en cuenta el ID_DISPOSITIVO de la tabla anterior establece qué tipo de sensores (presencia, temperatura, corriente, etc.) y cuántos existen en cada uno de estos dispositivos; y distingue a cada uno de estos sensores mediante ID_TRANSDUCTOR. • TIPO_TRANSDUCTOR: esta tabla es una columna donde aparecen los tipos de sensor mencionados en la tabla TRANSDUCTOR. • CALIBRACION: debido a que los sensores necesitan calibración, esta tabla se usa para almacenar la medida recibida de los microprocesadores (un número de 10 bits que toma valores según la tensión de entrada al conversor A/D) para convertirla a las unidades asociadas al tipo de sensor. La columna índice distingue a los distintos tipos de sensor que miden una misma variable (por ejemplo, existen varios tipos de sensores de corriente en el sistema gestor de energía). • VARIABLE: Teniendo en cuenta que ID_VARIABLE es el mismo a ID_TRANSDUCTOR en la tabla TRANSDUCTOR, esta tabla se usa para describir a cada transductor para saber su procedencia. Por ejemplo: el ID_VARIABLE número 9 se describe como la temperatura procedente del sensor de temperatura de la TCD 1. • VALOR_VARIABLE: A esta tabla llegan todas las medidas que arrojan los sensores de todos los dispositivos. Se distinguen por fechas para usar la medida más reciente para calibrarla y luego mostrar en la interfaz de control. Realizando las consultas pertinentes de manera correcta, el server lee y escribe datos de estas tablas para hacer que el sistema funcione. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 64 Memoria Resultados y pruebas realizadas Capítulo 7 RESULTADOS Y PRUEBAS REALIZADAS En este capítulo se verán las pruebas realizadas en este proyecto, así como los resultados obtenidos de estas pruebas. 7.1 PRUEBA DE COMUNICACIÓN MIWI Como el primer objetivo de este proyecto es crear una red inalámbrica para luego incorporar sensores y actuadores a ella, las primeras pruebas que se deben realizar son las de la comunicación MiWi. Se tienen los siguientes paquetes: Maestro se conecta y manda peticiones de baliza para asegurarse de que no hay otro maestro en la red. Se conecta un esclavo con micro=0x02. Estos son los paquetes del handshake. Obtiene la dirección 0x0100. Información para la hashtable para el maestro. Se conecta un esclavo con micro=0x01. A diferencia del otro, este micro no integrado ha sido por el maestro; por eso obtiene una dirección de 0x102. Información para la hashtable para el maestro. La hashtable ha sido enviada por broadcast. Figura 7.1: Paquetes recogidos con ZENA Network Analyzer para la prueba de MiWi Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 65 Memoria Resultados y pruebas realizadas Estos paquetes tienen que ver con la tabla de direcciones (hashtable), que es una de las modificaciones que se llevaron a cabo en el protocolo para mejorar su funcionamiento (véase el capítulo 3 para más información sobre el protocolo MiWi). Los paquetes pequeños son de confirmación o de acknowledgement. Se han colocado 3 dispositivos TCD en distintas plantas de un edificio, para comprobar también el alcance de la red, ya que es posible aumentarla si se instalan dispositivos coordinadores de la red. En concreto, el maestro global (micro=0x00) se ha colocado en la planta 3, y los esclavos con micro=0x01 y micro=0x02 en las plantas 1 y 2 respectivamente. Los 3 primeros paquetes representan las comprobaciones que realiza el maestro para asegurarse de que no hay ya otro maestro que haya establecido una red en el canal 0x13 (dentro de la casilla de color marrón aparece ese número). Después aparece una petición de baliza proveniente del micro=0x02. Como ya se mencionó en el capítulo 3, la EUI es de 0x1122334455667701 para el micro=0x00. Los demás dispositivos tendrán esta EUI pero con el último BYTE sumado una cantidad igual a su número de micro. Por ello, el cuarto paquete aparece con la EUI de 0x1122334455667703, o sea, que este dispositivo tiene micro=0x02. El siguiente paquete (que es una baliza) es proveniente del dispositivo con micro=0x00 y contiene información relevante acerca de la red y del maestro que ha recibido esta petición de baliza. A continuación el dispositivo que intenta conectarse manda una petición de asociación y el maestro después le manda una respuesta de asociación, finalizando el handshake. Este dispositivo adquiere un myShortAddress de 0x0100. Una vez el dispositivo haya sido integrado a la red, este manda un mensaje al maestro central de 3 elementos: micro, myShortAddress(MSB) y myShortAddress(LSB). Estos 3 elementos relacionan su identificación física con su dirección dinámica. El maestro rellena la hashtable con esta relación para referirse a ella en futuros mensajes si fuera necesario. Los siguientes paquetes son referentes al dispositivo con micro=0x01, pero este no se asocia con el maestro global, sino con el dispositivo con micro=0x02. Lo que ha ocurrido es que el dispositivo que quiere integrarse a la red ha analizado ambas balizas y ha decidido mandar una petición de asociación con el dispositivo con micro=0x01, ya que físicamente se encuentra a una planta de distancia y no a dos, y esto sería más beneficioso para la red. Entonces, se asocia con el que tiene micro=0x02 y por ello adquiere un myShortAddress de 0x0102. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 66 Memoria Resultados y pruebas realizadas Como en el caso anterior, el dispositivo que se acaba de conectar manda al maestro su correspondiente fila de la hashtable. Pasado un tiempo, el maestro global decide publicar la hashtable a todos los dispositivos de la red (broadcast). Esta prueba ha resultado satisfactoria. Se ha logrado verificar el alcance de la red y la secuencia de integración de los dispositivos a la red; y se confirma el correcto uso de la hashtable. 7.2 PRUEBA DE SENSORES Se trata de probar los 4 sensores de luz, temperatura, humedad y presencia. Se tienen dos tarjetas TCD. El esclavo tiene estos 4 sensores conectados mientras que el maestro solo pide las medidas a él. Para realizar la prueba se tiene que calibrar los sensores mencionados anteriormente (véase 4.5.5). Se tienen los siguientes paquetes enviados entre un maestro y un esclavo con los 4 sensores mencionados anteriormente: Maestro se conecta y manda peticiones de baliza para asegurarse de que no hay otro maestro en la red. Se conecta un esclavo con micro=0x81. Estos son los paquetes del handshake. Obtiene la dirección 0x0100. Información para la hashtable para el maestro. Maestro envía la orden al esclavo. Respuesta del esclavo Figura 7.2: Paquetes recogidos con ZENA Network Analyzer para la prueba de sensores La secuencia de mensajes del principio es idéntica a la de la prueba anterior. El paquete que más importa en esta prueba es la última que el esclavo le envía al maestro. Es un paquete largo que tiene 5 partes (ver figura 3.10), mostrado en la siguiente tabla: Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 67 Memoria Resultados y pruebas realizadas Contenido del mensaje 0x81 0x01 0x02 0xFA 0x01 0x01 0xBD 0x01 0x00 0x9C 0x01 0x01 0x00 Descripción Interpretación Es el número del micro del - esclavo. El primer byte indica que el El valor devuelto es 0x02FA, dispositivo mide temperatura. que es 762. Usando la Los otros dan la medida. ecuación (4.2), hay 19.98ºC. El primer byte indica que el El valor devuelto es 0x01BD, dispositivo mide humedad. que es 445. Con la ecuación Los otros dan la medida. (4.3), existe un 25.87% HR. El primer byte indica que el El valor devuelto es 0x009C, dispositivo mide luz. Los que es 156, que indica que otros dan la medida. hay buena luminosidad. El primer byte indica que el dispositivo detecta presencia. Los otros dan la medida. El valor devuelto no es 0x0000, luego hay presencia. Figura 7.3: Desglose del paquete recibido en la prueba de sensores Esta prueba se ha cumplido con éxito. Se ha comprobado la validez de las tarjetas TCD para medir con sus sensores. Este paquete llegaría al maestro central y este lo reenviaría al server para que éste lo escriba en la base de datos y luego la interfaz obtenga los datos pidiéndoselos al server para mostrarlos en pantalla al usuario para que pueda monitorizar estas variables. En la figura 7.4 se pueden ver dos tarjetas TCD probados en un hogar, instalados en dos ubicaciones posibles: Figura 7.4: Tarjetas TCD probadas en un hogar Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 68 Memoria Resultados y pruebas realizadas 7.3 PRUEBA DE ACTUADORES Se han probado los LEDs RGB y los relés de la TCA accionando persianas, tal y como se puede ver en la figura 7.5. Se verificó la validez de los LEDs RGB conectados a las TCI-F los que están conectados a la TCI-4F. Se han podido controlar persianas desde la TCA satisfactoriamente, ofreciendo al usuario un control remoto para accionarlas desde donde guste. Figura 7.5: Tarjetas TCI-F, TCI-4F y TCA probadas en un hogar 7.4 PRUEBA GLOBAL EN UN ENTORNO REAL Se ha probado el sistema entero (incluyendo la parte de gestión de energía) en un hogar real, cuyos resultados se muestran en la figura 7.6: Figura 7.6: Pruebas de la interfaz de control en un entorno real Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 69 Memoria Resultados y pruebas realizadas Se han mostrado en pantalla los resultados arrojados por las tarjetas controladoras instaladas en el hogar. Los casos mostrados se refieren a dos zonas del hogar: el jardín y el hall. En el caso del jardín, existe una humedad del 32%, lo cual significa que el aire está algo húmedo, lo que es normal para un jardín, además de que el día de las pruebas era lluvioso. Carece de sensor de presencia, pero el sensor de luz indica que los niveles de luz son decentes ya que el cielo estaba nublado. Por último, la temperatura en el jardín es de 11.7º, cuyo valor es lógico para un exterior. Además, existe un controlador para cambiar la iluminación personalizada de color, cuyos valores se muestran en negrita. Sin embargo, no hay un controlador para persianas instalado en el jardín. En el otro caso se muestran las medidas en un interior, las cuales arrojan un valor de humedad relativa del 29.6%, que es alto para un interior, pero debido al tiempo lluvioso existían niveles más altos de humedad en el aire. El sensor de presencia indica que no hay movimiento en el hall. El sensor de temperatura arroja un valor de 21.4ºC, cuyo valor tiene sentido para un interior. A continuación, el sensor de luz indica que hay niveles buenos de luz. En este caso la iluminación personalizada se encontraba en blanco al 100%, y existía un controlador para persianas. La conexión de los dispositivos al sistema fue hecho posible por el maestro central, que se encontraba en la TCC. La TCC sirve propósitos del sistema gestor de energía, como medir el consumo en el CGP (Cuadro General de Protección). Por ello, la tarjeta se sitúa allí, independientemente de dónde se encuentre el router, ya que el módulo WiFi tiene un alto alcance. Esta tarjeta ha realizado con éxito el papel de coordinador de la red. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Figura 7.7: TCC situado en el CGP 70 Memoria Conclusiones Capítulo 8 CONCLUSIONES Este proyecto se ha enfocado a llevar a cabo un sistema domótico capaz de coordinar sensores y actuadores en una red, manejar, gestionar, monitorizar y controlar su funcionamiento a través de una interfaz de control y una base de datos; así como integrar el sistema domótico con el sistema gestor de energía. Los resultados y logros en este proyecto han sido los siguientes: • Modificación con éxito del protocolo de comunicación basado en ZigBee para dispositivos de Microchip Technology Inc. (microprocesadores y módulo de radiofrecuencia), que es el protocolo MiWi, para mejorar su funcionamiento y orientarlo a la aplicación desarrollada en el presente proyecto. Asimismo se ha desarrollado un driver para hacer el protocolo más entendible para el usuario, programando funciones adicionales en lenguaje C. • Se han fusionado los protocolos MiWi y WiFi de Microchip Technology Inc. en un solo microprocesador con un módulo de comunicación WiFi de la misma empresa; logrando un controlador capaz de traducir mensajes de un protocolo a otro y formando así un puente entre el router y los dispositivos del sistema inteligente. Este microprocesador pertenece a la tarjeta controladora TCC, la cual no ha sido diseñada en el presente proyecto. • Se ha desarrollado una tarjeta de propósito genérico para este proyecto: la TCD (Tarjeta de Control Domótico); capaz de controlar una gran variedad de dispositivos. Sin embargo, la necesidad de circuitos de acondicionamiento redujo el papel de esta tarjeta al control y lectura de sensores; lo cual ha llevado al desarrollo de otras tarjetas. • Se han verificado, validado y calibrado los sensores conectados a la TCD: temperatura, luz, humedad y presencia. • Se ha desarrollado dos tarjetas enfocadas a propósitos de iluminación: la TCI-F (Tarjeta de Control de Iluminación – Foco) y la TCI-4F (Tarjeta de Control de Iluminación – 4 Fases). Estas dos tarjetas pueden controlar y gestionar LEDs RGB, bien sean tiras de LEDs RGB (TCI-4F) o bien sean LEDs individuales (TCI-F). Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 71 Memoria • Conclusiones Se ha desarrollado una tarjeta enfocada a controlar sistemas automatizados: la TCA (Tarjeta de Control de Actuadores). Con sus relés lacheados y nolacheados se puede controlar una gran variedad de automatismos como persianas o riegos de jardín. • Se ha programado un programa en lenguaje C++ (server) que es capaz de comunicar un PC con la TCC a través del router. • Se ha diseñado una base de datos la cual es gestionada por el mismo programa del server. Se ha diseñado esta base de datos para que sea lo más fácil posible para programar el server para obtener variables del sistema domótico y datos acerca del sistema gestor de energía. • Se ha desarrollado otro programa en lenguaje C++ que gestiona una interfaz de control ejecutable en el PC. Este programa es capaz de comunicarse con el server para enlazarlo con el resto del sistema. • Se han programado ambos programas de C++ para que admitan peticiones, órdenes y datos del sistema domótico y del sistema gestor de energía; lo cual tiene como resultado la integración completa y total entre ambos sistemas inteligentes. • Aunque se hayan cumplido todos los objetivos en el apartado 1.3, no se ha llevado a cabo el objetivo de poder gestionar el sistema desde un smartphone; lo cual se mencionará como futuro desarrollo en el siguiente capítulo. Como conclusión, se han logrado los objetivos planteados al comienzo de este documento (ver 1.3). El sistema desarrollado puede ser empleado por un usuario para monitorizar las variables en su hogar y para actuar los controladores conectadas a las tarjetas desarrolladas en este proyecto. También el usuario será capaz de gestionar el consumo de su hogar y verá reducido su potencia contratada de manera considerable mediante el sistema gestor de energía, suponiendo ahorros anuales notables. Sin embargo, en el proceso del desarrollo de este proyecto se han tenido que afrontar varios problemas con el protocolo de comunicación, aunque los más importantes se deben a una misma razón, la cual se expondrá a continuación. Se deben destacar para evitar su posible reproducción en futuras aplicaciones y proyectos. El principal problema se encuentra en el maestro central, que además de coordinar la red emplea recursos en medir las corrientes del cuadro general del hogar. Se ha observado una sobrecarga de tareas y algunas tareas se han ejecutado con retraso, Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 72 Memoria Conclusiones o ni siquiera se han logrado llevar a cabo. Por ello se ha empleado una versión avanzada del compilador que permite tener más margen al microprocesador de la TCC. Por otro lado, se diseñó la interfaz de control inicialmente para enviar peticiones de medidas a todos los microprocesadores a la vez cada 5 segundos. Debido al problema de sobrecarga de tareas expuesto anteriormente, estas peticiones no llegaban a las tarjetas TCD que controlaban los sensores. Se ha tenido que alternar las peticiones, de tal manera que durante el periodo de 5 segundos se envíen las peticiones uno a uno para cada dispositivo existente en el sistema domótico. Asimismo, se programó la interfaz de control para enviar todos los cambios que el usuario deseara para los controladores de una vez, lo cual, una vez más, falla debido al problema de sobrecarga de tareas de la TCC. Por ello, se ha programado la interfaz de manera que no se manden todas las peticiones a la vez. En definitiva, se resalta una vez más que el principal problema se encontraba en la presión que soportaba el microprocesador de la TCC debido al gran número de tareas que debía cumplir: tomar medidas de corriente y comunicar los dispositivos con el PC, traduciendo los mensajes uno a uno. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 73 Memoria Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Conclusiones 74 Memoria Futuros Desarrollos Capítulo 9 FUTUROS DESARROLLOS En este momento faltan elementos en el presente proyecto para desarrollar un sistema domótico más completo y más robusto que el que se ha desarrollado. Se proponen los siguientes futuros desarrollos: • Completar la arquitectura del sistema domótico que se definió en la figura 1.6. En este proyecto se han implementado los sensores y actuadores más importantes y menos complejos para poder completar los objetivos propuestos (ver 1.3) anteriormente. Sin embargo, no son suficientes para ofrecer el confort y la seguridad que se podría obtener con todos los sensores y actuadores definidos en la arquitectura inicialmente definida. • Incrementar la robustez del protocolo MiWi. Existen casos puntuales en los que un defecto en el hardware de las tarjetas controladoras pueda afectar la estabilidad del sistema. • Mejorar la interfaz de control en cuanto a modularidad. Aunque no se pueda accionar sobre un actuador que no esté instalado o recibir medidas acerca de sensores que no existan en una cierta zona del hogar, en vez de mostrar una advertencia se propone cambiar el aspecto de la interfaz de control para lograr una organización más limpia de la interfaz. • Implementar esta interfaz de control en dispositivos portátiles como smartphones o tablets. Este último punto incrementaría el confort del sistema considerablemente, ya que el usuario no estaría restringido a un lugar fijo para poder controlar su sistema inteligente. • Asimismo, se propone desarrollar un servidor online para que el usuario pueda gestionar su red domótica desde donde sea, siempre que tenga acceso a internet. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 75 Memoria Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 76 Memoria Bibliografía BIBLIOGRAFÍA [1] Wikipedia, domótica: http://es.wikipedia.org/wiki/Dom%C3%B3tica [2] Casadomo, domótica: http://www.casadomo.com/noticiasDetalle.aspx?c=14 [3] Empresa SmartThings: http://smartthings.com [4] Empresa INSTEON: http://www.insteon.net/ [5] Alianza Z-Wave: http://www.z-wavealliance.org/ [6] Empresa Nexia Home Intelligence: http://www.nexiahome.com [7] Empresa Web Mountain Technologies http://www.webmtn.com/ [8] Microchip Technology Inc., Microchip Wireless: http://www.microchip.com/miwi/ [9] Promociones Euro de Santander: http://www.promocioneseurodesantander.net [10] Microchip Technology Inc., Personal Area Networks: http://www.microchip.com/pan/ [11] Microchip Technology Inc., D. Flowers, Y.Yang, MiWi Networking Protocol Stack: http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01066A.pdf [12] Microchip Technology Inc., Y.Yang, MiWi P2P Wireless Protocol: http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01066A.pdf [13] Microchip Technology Inc., Y.Yang, MiWi MiMAC – Media Access Controller: http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01283A.pdf [14] The EncycloBEAMia, Eric Seale, Phototransistor: http://encyclobeamia.solarbotics.net/articles/phototransistor.html [15] Wikipedia, Photodiode: http://en.wikipedia.org/wiki/Photodiode [16] Wikipedia, Hygrometer: http://en.wikipedia.org/wiki/Hygrometer [17] Datasheelcatalog.org, BC140 NPN medium power transistors datasheet: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/philips/BC141.pdf [18] Wikipedia, Thermocouple: http://en.wikipedia.org/wiki/Thermocouple [19] Wikipedia, Thermistor: http://en.wikipedia.org/wiki/Thermistor [20] Wikipedia, Resistance thermometer: http://en.wikipedia.org/wiki/Resistance_thermometer [21] Wikipedia, Motion detector: http://en.wikipedia.org/wiki/Motion_detector [22] Ladyada, PIR motion sensors: http://www.ladyada.net/learn/sensors/pir.html [23] Wikipedia, Fresnel lens: http://en.wikipedia.org/wiki/Fresnel_lens [24] A. Sánchez Miralles, Libro de texto de Microprocesadores para Sistemas Electrónicos Digitales (ICAI). Año: 2011 [25] Andrea Kalčicová, RGB Model: http://web.vscht.cz/kalcicoa/POCPRE/rgb.html [26] F. Martín Martínez, Gestión Energética para una Casa Inteligente. Año: 2013 [27] Microchip Technology Inc., dsPIC33FJ32MC202 Datasheet: http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/70283g.pdf [28] Microchip Technology Inc., RF Transceivers Products: http://www.microchip.com/paramchartsearch/Chart.aspx?branchID=1206 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 77 Memoria Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Bibliografía 78 Parte II ESTUDIO ECONÓMICO Estudio económico El sector de la domótica está sufriendo los avances tecnológicos que se están llevando hoy en día. Además, los gustos cambiantes de los consumidores están tomando en muchos casos rumbo hacia este sector, ya que la domótica es una alternativa cómoda y moderna para la vida cotidiana. Otro factor importante a considerar es la investigación y desarrollo de las Smart Cities, que pretenden instalar una red inteligente en las ciudades, y ya se está implementando en algunos lugares como Ámsterdam, Málaga y Dubái. Estas redes inteligentes serán más avanzadas en cuanto a la comunicación e infraestructura que las redes domóticas en hogares, ya que la tecnología usada para la comunicación es distinta. En vez de ZigBee, se usaría BPL (Broadband over Power Line), WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) y redes móviles como el 3G. Las redes sensoriales inalámbricas (WSN – Wireless Sensor Network) en este contexto serán mucho más extensas y rigurosas, y medirán más variables como la contaminación en el aire, la disponibilidad de aparcamientos en la acera para los que deseen aparcar por el barrio y el nivel de los contenedores de basura para los recogedores de basura. Se estima que la demanda en el sector de la domótica sufrirá un aumento considerable después de la aparición de las Smart Cities. La tendencia de los habitantes de las Smart Cities les llevaría a domotizar sus hogares. Por lo tanto, se prevé que los productos desarrollados en este proyecto serán viables en un futuro próximo. Además, a diferencia de países como EEUU, en España no existen tantas empresas enfocadas en el sector de la domótica luego la entrada en el sector no sería un problema. Como el sector aún está poco desarrollado, aún no es posible alcanzar una cuota de mercado considerable, pero con la llegada de las Smart Cities el sector se desarrollaría bastante. A continuación se muestra la característica de las curvas de costes, ventas y beneficio que seguiría este sistema domótico antes y después de la llegada de las Smart Cities: Analizando el típico ciclo de vida de un producto, se definen 7 posibles etapas de los productos desarrollados en este proyecto: Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 81 Estudio económico Unidades Ventas Monetarias 1 2 3 4 5 6 7 Costes Beneficio Consolidación Tiempo de las Smart Cities Figura 10.1: Ciclo de vida posible de el sistema domótico de este proyecto [26] Figura 1 Posibles beneficios de la empresa 1. Introducción: Los costes serán muy intensos debido al desarrollo y a la integración del producto en el mercado (campañas publicitarias y estudios de mercado). En general, las ventas son muy bajas, pero van incrementándose poco a poco, aunque no produzcan beneficios todavía ya que las pérdidas son muy altas. Estos productos se empiezan a dar a conocer en el mercado. 2. Crecimiento: Las ventas han alcanzado el máximo nivel de crecimiento y no paran de crecer. El producto está terminándose de integrarse en el mercado y las pérdidas comienzan a desaparecer. 3. Madurez: Las ventas han parado de crecer y han llegado a un máximo. En este momento los costes comienzan a descender y los beneficios a aumentar. 4. Declive: Los productos llegan a su declive con su obsolescencia. 5. Crecimiento II: parecida a la etapa 2, debido al refuerzo proveniente de las Smart Cities, el ciclo se repite, comenzando por el crecimiento. Las ventas llegan a niveles más altos que anteriormente. Se prevé que los sistemas domóticos encontrarán ventajas si se integran en las redes de los Smart Cities. Por ello, los costes sufren un incremento en esta etapa. 6. Madurez II: análoga a la etapa 3, con niveles más altos de ventas y de beneficio, y con ligeramente menos costes. 7. Declive II: similar a la etapa 4. En estos momentos se ha podido desarrollar un sustituto del producto debido al cambio tecnológico o al cambio de tendencias, lo cual repercute seriamente en las ventas. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 82 Parte III MANUAL DEL USUARIO Manual del usuario Capítulo 1 Dispositivos remotos DISPOSITIVOS REMOTOS En este capítulo se tratarán los siguientes apartados relacionados con los dispositivos: las tarjetas controladoras y los dispositivos de comunicación. 1.1 TARJETAS CONTROLADORAS El sistema domótico representado por las tarjetas controladoras está coordinada por el maestro, que se encuentra en la TCC. En la instalación de la red inalámbrica, para lograr la mejor configuración de la red posible se debe activar primero la TCC, y después, en orden, los dispositivos en orden descendente de cercanía a la TCC. Con esto se puede asegurar que la red obtenga el mejor alcance y que los dispositivos sean integrados a la red por el dispositivo activo más cercano a él, de modo que reduce la probabilidad de fallo de envío de mensajes. Las tarjetas controladoras no se alimentan todas de la misma manera, tal y como se expone a continuación: • Alimentación a 12V en corriente continua: TCD y TCI-4F. • Alimentación a 220V en corriente alterna: TCI-F, TCA y TCC. Una vez que la TCC se haya activado, aparte de formar la red MiWi entre los dispositivos también se puede empezar a establecer la conexión con la interfaz de control, a través del router (junto con las tarjetas controladoras se proporcionaría un PC portátil y un router configurados para la comunicación del sistema inteligente). El último paso a seguir es la inicialización de la interfaz de control en el PC. El usuario deberá tener en cuenta la siguiente lista de precauciones para evitar accidentes, ya que algunos circuitos operan con una tensión considerable: • En caso de alimentar cualquier dispositivo y no se ilumina el LED rojo de encendido, desconectar inmediatamente y avisar al servicio técnico. • En ningún caso el usuario manipulará las tarjetas, sobre todo cuando se encuentren en funcionamiento. • En caso de avería no intentar repararlo, sino avisar al servicio técnico. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 85 Manual del usuario • Dispositivos remotos En caso de que el LED verde de la TCC no parpadee después de conectarla, desconectar y verificar que el router está conectado correctamente. • Mantener los dispositivos alejados del agua y la humedad. 1.2 DISPOSITIVOS DE COMUNICACIÓN 1.2.1 COMUNICACIÓN WIFI Es necesario establecer la misma dirección IP y canales para todos los dispositivos de comunicación, así como configurar otros elementos de comunicación: • En los programas de la interfaz y del server, hay que configurar la dirección IP del servidor en los archivos Host.txt y ServerApp.ini respectivamente. • En el driver de comunicación WiFi del microprocesador se debe configurar la misma dirección IP del servidor y también su dirección MAC. • En este mismo driver se debe igualar la dirección SSID (el nombre de la red WiFi) del microprocesador a la del router, así como la clave de seguridad del router, la cual debe tener la seguridad configurada en modo WPA (Wifi Protected Access) con cifrado PSK (Phase Shift Keying). • Si no se desea conectar el PC mediante un cable de tipo Ethernet sino por WiFi, se debe también usar la misma clave en el PC. • Debido a que el módulo de comunicación WiFi del microprocesador sólo tiene disponibles los canales 1, 6 y 11, se debe configurar el router para la comunicación en uno de estos canales. • La modulación en la comunicación WiFi será de 802.11b o 802.11g. 1.2.2 COMUNICACIÓN MIWI Usando el sniffer ZENA Network Analyzer, se pueden comprobar los siguientes requisitos: • Sin conectar ningún dispositivo a la red MiWi, comprobar si no existe alguna red ya establecida en los canales 11-26 y programar los microprocesadores con Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 86 Manual del usuario Dispositivos remotos el canal libre. Si no se cumple para ningún canal, asegurarse de que la constante que define el identificador de la red no sea igual a las redes ya establecidas. • Si aparece en ZENA Network Analyzer una cantidad excesiva de paquetes de petición de baliza (beacon request) de un mismo dispositivo asegurarse de que el dispositivo más cercano no esté a una distancia muy lejana y de que la red haya sido creada ya por la TCC (se recomienda que los dispositivos no estén separados por más de una pared). • Asimismo, si el ZENA Network Analyzer muestra un número muy alto de paquetes de petición de asociación (association request) es muy posible que una tarjeta controladora esté defectuosa. Avisar al servicio técnico. • Si algún dispositivo se ha apagado, se puede reconectar sin problemas. Sin embargo, si la TCC se desconecta, se deben apagar todos los dispositivos y luego encenderlos una vez la TCC vuelva a establecer la red MiWi. • Si en ZENA Network Analyzer aparecen 4 paquetes idénticos consecutivos sin un paquete tipo ACK después, se trata de un mensaje fallido y es muy probable que algún dispositivo se haya apagado por falta de alimentación. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 87 Manual del usuario Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Dispositivos remotos 88 Manual del usuario Acceso a la base de datos con ODBC Capítulo 2 INTERFAZ DE CONTROL Es necesario haber preconfigurado la base de datos antes de ejecutar la aplicación de la interfaz. También se debe ejecutar la interfaz después de haber conectado todas las tarjetas controladoras y después de haber ejecutado la aplicación del server y establecer la comunicación WiFi con la TCC. A continuación se muestran las distintas zonas de la interfaz de control: 1 2 3 4 A 1 2 3 4 B C Figura 20.1: Interfaz de control (pestaña del Energy System) Las diferentes partes de la interfaz de control (en la pestaña del Energy System) se exponen a continuación: A. Zona de parámetros generales 1. Parámetros de coste y consumo que el usuario quiere fijar (mediante el botón de Send Parameters). También se muestra en pantalla el consumo total. 2. Medidas de corriente provenientes de la TCC (situada en el cuadro general de protección del hogar). Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 89 Manual del usuario Acceso a la base de datos con ODBC 3. Menú desplegable que cambia la información mostrada en la zona B según la habitación/región seleccionada. 4. Selector de modo autogestión (ON/OFF). B. Zona de parámetros del sistema energético/domótico (depende de 1.) 1. Pestaña selectora para cambiar de sistema. 2. Corriente, porcentaje de carga y prioridad del enchufe seleccionado según el menú desplegable de enchufes. 3. Zona de gráficos de consumo. 4. Cambio de parámetros mostrados en 2. C. Zona que indica el estado de conexión con el server. 2 1 3 Figura 20.2: Interfaz de control (pestaña del Home Automation) 1. Lectura de los sensores de la habitación seleccionada. 2. Controlador para persianas. Se actúa pulsando en el botón Send new state. 3. Controlador para LEDs RGB. Se actúa pulsando en Send new lighting. Los valores actuales de los LEDs RGB se muestran en negrita, y los que se quieren establecer con los sliders aparecen a la derecha. Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 90 Manual del usuario Capítulo 3 Acceso a la base de datos con ODBC ACCESO A LA BASE DE DATOS CON ODBC Para que la base de datos funcione correctamente es necesario establecer el enlace de acceso con ODBC. Los pasos necesarios para llevar esta tarea a cabo son las siguientes: 1. Primero se accede, en el Panel de Control, dentro de Herramientas administrativas, entrar en Orígenes de datos ODBC. Si se selecciona la pestaña DSN de sistema se llega a la siguiente ventana: Figura 20.3: Ventana del DSN de sistema 2. A continuación se pulsa el botón de Agregar y se selecciona el Driver MySQL ODBC con la versión correspondiente y por último se pulsa Finalizar. Figura 20.4: Ventana para seleccionar driver Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 91 Manual del usuario Acceso a la base de datos con ODBC 3. Pulsando Finalizar aparece la siguiente ventana: Figura 20.5: Ventana de conexión con la base de datos Se deben completar los campos siguientes: • Data Source Name: el nombre de la base de datos • TCP/IP Server: escribir localhost o la IP donde esté la base de datos. • User: el nombre de usuario, que debe coincidir con el que esté configurado en la base de datos. • Password: la contraseña, que también debe coincidir con la configurada en la base de datos. Posteriormente se comprueba la conexión con el botón Test. Si lo es, pulsar OK. 4. Habiendo completado estos pasos ya se ha establecido conexión con la base de datos. Ahora sólo queda como último paso conectar mediante DBManager. Para conectar se selecciona en la pestaña de Tools el menú de Server, y dentro de él se selecciona Server Manager. Se llegaría a la ventana mostrada en la figura 20.6. Se rellenan los campos de usuario y contraseña, y pulsar aceptar si esta es satisfactoria. Figura 20.6: Conexión con DBManager Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 92 DOCUMENTO II PRESUPUESTO Presupuesto Índice del presupuesto Índice del presupuesto Contenido Índice del presupuesto ............................................................................................ 3 Capítulo 1 Mediciones ...................................................................................... 5 1.1 TCD – Tarjeta de Control Domótico ................................................................. 5 1.2 TCI-F – Tarjeta de Control de Iluminación-Foco .............................................. 6 1.3 TCI-4F – Tarjeta de Control de Iluminación-4 Fases ........................................ 6 1.4 TCA – Tarjeta de Control de Actuadores .......................................................... 7 1.5 TCC – Tarjeta de Control Central...................................................................... 8 1.6 Equipo y herramientas empleadas ..................................................................... 8 1.7 Software empleado ............................................................................................ 8 1.8 Mano de obra directa ......................................................................................... 9 Capítulo 2 Precios unitarios ........................................................................... 11 2.1 TCD – Tarjeta de Control Domótico ............................................................... 11 2.2 TCI-F – Tarjeta de Control de Iluminación-Foco ............................................ 12 2.3 TCI-4F – Tarjeta de Control de Iluminación-4 Fases ...................................... 12 2.4 TCA – Tarjeta de Control de Actuadores ........................................................ 13 2.5 TCC – Tarjeta de Control Central.................................................................... 14 2.6 Equipo y herramientas empleadas ................................................................... 14 2.7 Software empleado .......................................................................................... 14 2.8 Mano de obra directa ....................................................................................... 15 Capítulo 3 Sumas parciales ............................................................................ 17 3.1 TCD – Tarjeta de Control Domótico ............................................................... 17 3.2 TCI-F – Tarjeta de Control de Iluminación-Foco ............................................ 18 3.3 TCI-4F – Tarjeta de Control de Iluminación-4 Fases ...................................... 18 3.4 TCA – Tarjeta de Control de Actuadores ........................................................ 19 3.5 TCC – Tarjeta de Control Central.................................................................... 20 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 3 Presupuesto Índice del presupuesto 3.6 Equipo y herramientas empleadas ................................................................... 20 3.7 Software empleado .......................................................................................... 21 3.8 Mano de obra directa ....................................................................................... 21 Capítulo 4 Presupuesto general ..................................................................... 23 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 4 Presupuesto Mediciones Capítulo 1 MEDICIONES En este capítulo se expondrá la cantidad de componentes necesarios para la elaboración de los diferentes dispositivos, así como las horas requeridas para llevar a cabo las tareas realizadas en este proyecto. 1.1 TCD – TARJETA DE CONTROL DOMÓTICO Componente Cantidad 1 Condensador cerámico multicapa 100 nF 2 Condensador electrolítico Al 68 μF 16V 1 Condensador electrolítico Al 68 μF 63V 7 Condensador SMD 100 nF 1 Diodo LED 2 Diodo Schottky 1 Fuente de alimentación step-down 3.3V 1 Fuente de alimentación step-down 5.0V 2 Inductor axial 100 μH 1 Interruptor DIP deslizante 3 vías 1 Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 1 Módulo de radiofrecuencia MiWi 1 PCB 1 Pulsador 1 Resistencia 1 kΩ 2 Resistencia 1 MΩ 2 Resistencia 1.8 kΩ 1 Resistencia 10 kΩ 2 Resistencia 384 kΩ 1 Resistencia SMD 10 kΩ 3 Terminal macho con ajuste por fricción 2 vías 2.54mm 1 Terminal macho con ajuste por fricción 3 vías 2.54mm 70 Terminal recto PCB 5.08mm (Negro) 11 Terminal recto PCB 5.08mm (Verde) 1 Zócalo de 28 pines Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 5 Presupuesto Mediciones 1.2 TCI-F – TARJETA DE CONTROL DE ILUMINACIÓN-FOCO Componente Cantidad 5 Condensador SMD 100 nF 1 Diodo LED 6 LED RGB individual 1 Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 1 Módulo de radiofrecuencia MiWi 1 PCB 1 Pulsador 1 Resistencia 1 kΩ 2 Resistencia 4.7 kΩ 1 Resistencia SMD 10 kΩ 3 Resistencia SMD 2.2 kΩ 1 Resistencia SMD 22 Ω 4 Terminal acodado PCB (Negro) 5.08mm 1 Terminal de rosca PCB 2 vías 2.54mm 1 Terminal macho con ajuste por fricción 3 vías 2.54mm 4 Terminal recto PCB 5.08mm (Negro) 1 Transformador de tensión 1 salida 3 Transistor NPN (BC140) 1 Zócalo de 28 pines 1.3 TCI-4F – TARJETA DE CONTROL DE ILUMINACIÓN-4 FASES Componente Condensador electrolítico Al 68 μF 16V Condensador electrolítico Al 68 μF 63V Condensador SMD 100 nF Diodo LED Diodo Schottky Fuente de alimentación step-down 3.3V Inductor axial 100 μH Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 Módulo de radiofrecuencia MiWi PCB Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Cantidad 1 1 7 1 1 1 1 1 1 1 6 Presupuesto Pulsador Resistencia 1 kΩ Resistencia 1 MΩ Resistencia 384 kΩ Resistencia 4.7 kΩ Resistencia SMD 10 kΩ Resistencia SMD 2.2 kΩ Terminal acodado PCB (Negro) 5.08mm Terminal de rosca PCB 2 vías 2.54mm Terminal macho con ajuste por fricción 3 vías 2.54mm Terminal recto PCB 5.08mm (Negro) Tira de 15 LEDs RGB Transistor NPN (BC140) Zócalo de 28 pines Mediciones 1 1 1 1 2 1 12 16 1 1 4 4 12 1 1.4 TCA – TARJETA DE CONTROL DE ACTUADORES Componente Cantidad 5 Condensador SMD 100 nF 1 Diodo LED 3 Diodo rectificador 1 Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 1 Módulo de radiofrecuencia MiWi 1 PCB 1 Pulsador 1 Relé lacheado 1 Relé no lacheado 4 Resistencia 1 kΩ 2 Resistencia 4.7 kΩ 1 Resistencia SMD 10 kΩ 1 Terminal de rosca PCB 2 vías 5.08mm 2 Terminal de rosca PCB 6 vías 2.54mm 1 Terminal macho con ajuste por fricción 3 vías 2.54mm 4 Terminal recto PCB 5.08mm (Negro) 1 Transformador de tensión 2 salidas 3 Transistor NPN 1 Zócalo de 28 pines Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 7 Presupuesto Mediciones 1.5 TCC – TARJETA DE CONTROL CENTRAL Esta tarjeta no se ha desarrollado en este proyecto, sino en el proyecto del sistema gestor de energía. Se incluye ya que como es el coordinador de la red no puede existir dicha red sin dicho coordinador. Sin embargo, no se incluirá la lista de componentes de la TCC, sino el precio final de ella. 1.6 EQUIPO Y HERRAMIENTAS EMPLEADAS 1 1 1 1 Horas de proyecto 450 170 200 80 Horas de uso al año 1350 300 400 300 1 30 1200 1 1 1 1 40 10 30 10 500 250 200 100 Horas de proyecto 300 30 100 5 20 120 10 80 Horas de uso al año 800 250 1000 100 400 600 100 300 Elemento Cantidad PC Programador MPLAB ICD3 Polímetro ZENA Packet Sniffer Destornillador, alicates y otras herramientas Soldador Desoldador Mordaza Router WiFi 1.7 SOFTWARE EMPLEADO Elemento Cantidad MPLAB IDE v8.63 EAGLE PCB Designer v6.1.0 Visual Studio 2010 ERwin Data Modeling DBManager Professional v3.2 Office Word 2007 Qt Designer v5.0.1 Zena Network analyzer v3.0 1 1 1 1 1 1 1 1 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 8 Presupuesto Mediciones 1.8 MANO DE OBRA DIRECTA Actividad Horas 25 Diseño de las tarjetas 40 Montaje de las tarjetas 300 Programación 25 Implementación de sensores 15 Implementación de actuadores Pruebas y solución de problemas 200 135 Documentación del proyecto 740 Horas totales Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 9 Presupuesto Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Mediciones 10 Presupuesto Precios unitarios Capítulo 2 PRECIOS UNITARIOS En este capítulo se expondrá la cantidad de componentes necesarios para la elaboración de los diferentes dispositivos, así como las horas requeridas para llevar a cabo las tareas realizadas en este proyecto. 2.1 TCD – TARJETA DE CONTROL DOMÓTICO Componente Precio (€/ud.) 0,098 Condensador cerámico multicapa 100 nF 0,136 Condensador electrolítico Al 68 μF 16V 0,210 Condensador electrolítico Al 68 μF 63V 0,060 Condensador SMD 100 nF 0,100 Diodo LED 0,075 Diodo Schottky 5,870 Fuente de alimentación step-down 3.3V 6,590 Fuente de alimentación step-down 5.0V 1,140 Inductor axial 100 μH 1,380 Interruptor DIP deslizante 3 vías 2,880 Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 9,880 Módulo de radiofrecuencia MiWi 1,935 PCB 1,020 Pulsador 0,028 Resistencia 1 kΩ 0,028 Resistencia 1 MΩ 0,028 Resistencia 1.8 kΩ 0,028 Resistencia 10 kΩ 0,028 Resistencia 384 kΩ 0,017 Resistencia SMD 10 kΩ 0,317 Terminal macho con ajuste por fricción 2 vías 2.54mm 0,288 Terminal macho con ajuste por fricción 3 vías 2.54mm 0,045 Terminal recto PCB 5.08mm (Negro) 0,095 Terminal recto PCB 5.08mm (Verde) 0,042 Zócalo de 28 pines Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 11 Presupuesto Precios unitarios 2.2 TCI-F – TARJETA DE CONTROL DE ILUMINACIÓN-FOCO Componente Precio (€/ud.) 0,060 Condensador SMD 100 nF 0,100 Diodo LED 0,924 LED RGB individual 2,880 Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 9,880 Módulo de radiofrecuencia MiWi 1,935 PCB 1,020 Pulsador 0,028 Resistencia 1 kΩ 0,028 Resistencia 4.7 kΩ 0,017 Resistencia SMD 10 kΩ 0,021 Resistencia SMD 2.2 kΩ 0,028 Resistencia SMD 22 Ω 0,060 Terminal acodado PCB (Negro) 5.08mm 0,754 Terminal de rosca PCB 2 vías 2.54mm 0,288 Terminal macho con ajuste por fricción 3 vías 2.54mm 0,045 Terminal recto PCB 5.08mm (Negro) 12,910 Transformador de tensión 1 salida 0,580 Transistor NPN (BC140) 0,042 Zócalo de 28 pines 2.3 TCI-4F – TARJETA DE CONTROL DE ILUMINACIÓN-4 FASES Componente Condensador electrolítico Al 68 μF 16V Condensador electrolítico Al 68 μF 63V Condensador SMD 100 nF Diodo LED Diodo Schottky Fuente de alimentación step-down 3.3V Inductor axial 100 μH Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 Módulo de radiofrecuencia MiWi PCB Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Precio (€/ud.) 0,136 0,210 0,060 0,100 0,075 5,870 1,140 2,880 9,880 1,935 12 Presupuesto Precios unitarios Pulsador Resistencia 1 kΩ Resistencia 1 MΩ Resistencia 384 kΩ Resistencia 4.7 kΩ Resistencia SMD 10 kΩ Resistencia SMD 2.2 kΩ Terminal acodado PCB (Negro) 5.08mm Terminal de rosca PCB 2 vías 2.54mm Terminal macho con ajuste por fricción 3 vías 2.54mm Terminal recto PCB 5.08mm (Negro) Tira de 15 LEDs RGB Transistor NPN (BC140) Zócalo de 28 pines 1,020 0,028 0,028 0,028 0,028 0,017 0,021 0,060 0,754 0,288 0,045 4,950 0,580 0,042 2.4 TCA – TARJETA DE CONTROL DE ACTUADORES Componente Precio (€/ud.) 0,060 Condensador SMD 100 nF 0,100 Diodo LED 0,045 Diodo rectificador 2,880 Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 9,880 Módulo de radiofrecuencia MiWi 1,935 PCB 1,020 Pulsador 7,230 Relé lacheado 2,780 Relé no lacheado 0,028 Resistencia 1 kΩ 0,028 Resistencia 4.7 kΩ 0,017 Resistencia SMD 10 kΩ 0,754 Terminal de rosca PCB 2 vías 5.08mm 2,070 Terminal de rosca PCB 6 vías 2.54mm 0,288 Terminal macho con ajuste por fricción 3 vías 2.54mm 0,045 Terminal recto PCB 5.08mm (Negro) 15,120 Transformador de tensión 2 salidas 0,036 Transistor NPN 0,042 Zócalo de 28 pines Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 13 Presupuesto Precios unitarios 2.5 TCC – TARJETA DE CONTROL CENTRAL El coste de los componentes de esta tarjeta no se muestra en este proyecto ya que se ha desarrollado en otro. No obstante, en el siguiente capítulo se tendrá en cuenta. 2.6 EQUIPO Y HERRAMIENTAS EMPLEADAS Elemento Precio (€/ud.) 799,00 PC 154,60 Programador MPLAB ICD3 45,00 Polímetro 100,00 ZENA Packet Sniffer 80,00 Destornillador, alicates y otras herramientas 35,00 Soldador 34,87 Desoldador 31,69 Mordaza 22,00 Router WiFi 2.7 SOFTWARE EMPLEADO Elemento Precio (€/ud.) Versión libre MPLAB IDE v8.63 Versión libre EAGLE PCB Designer v6.1.0 115,00 Visual Studio 2010 3637,79 ERwin Data Modeling DBManager Professional v3.2 Libre para uso no comercial 135 Office Word 2007 Libre para uso no comercial Qt Designer v5.0.1 Gratis Zena Network analyzer v3.0 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 14 Presupuesto Precios unitarios 2.8 MANO DE OBRA DIRECTA Actividad Diseño de las tarjetas Montaje de las tarjetas Programación Implementación de sensores Implementación de actuadores Pruebas y solución de problemas Documentación del proyecto Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Precio (€/hora) 45 15 25 20 20 55 40 15 Presupuesto Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Precios unitarios 16 Presupuesto Sumas parciales Capítulo 3 SUMAS PARCIALES En este capítulo se indicarán los importes parciales a partir de los primeros dos capítulos: las mediciones y los precios unitarios. 3.1 TCD – TARJETA DE CONTROL DOMÓTICO Componente Cantidad Precio (€/ud.) Coste total (€) 1 0,098 0,098 Condensador cerámico multicapa 100 nF 2 0,136 0,272 Condensador electrolítico Al 68 μF 16V 1 0,210 0,210 Condensador electrolítico Al 68 μF 63V 7 0,060 0,420 Condensador SMD 100 nF 1 0,100 0,100 Diodo LED 2 0,075 0,150 Diodo Schottky 1 5,870 5,870 Fuente de alimentación step-down 3.3V 1 6,590 6,590 Fuente de alimentación step-down 5.0V 2 1,140 2,280 Inductor axial 100 μH 1 1,380 1,380 Interruptor DIP deslizante 3 vías 1 2,880 2,880 Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 1 9,880 9,880 Módulo de radiofrecuencia MiWi 1 1,935 1,935 PCB 1 1,020 1,020 Pulsador 1 0,028 0,028 Resistencia 1 kΩ 2 0,028 0,056 Resistencia 1 MΩ 2 0,028 0,056 Resistencia 1.8 kΩ 1 0,028 0,028 Resistencia 10 kΩ 2 0,028 0,056 Resistencia 384 kΩ 1 0,017 0,017 Resistencia SMD 10 kΩ 3 0,317 0,951 Terminal macho con aj. fricción 2 vías 1 0,288 0,288 Terminal macho con aj. fricción 3 vías 70 0,045 3,150 Terminal recto PCB 5.08mm (Negro) 11 0,095 1,045 Terminal recto PCB 5.08mm (Verde) 1 0,042 0,042 Zócalo de 28 pines TOTAL 38,802 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 17 Presupuesto Sumas parciales 3.2 TCI-F – TARJETA DE CONTROL DE ILUMINACIÓN-FOCO 5 1 6 1 1 1 1 1 2 1 3 1 4 1 Precio (€/ud.) 0,060 0,100 0,924 2,880 9,880 1,935 1,020 0,028 0,028 0,017 0,021 0,028 0,060 0,754 Coste total (€) 0,300 0,100 5,544 2,880 9,880 1,935 1,020 0,028 0,056 0,017 0,063 0,028 0,240 0,754 1 0,288 0,288 4 1 3 1 0,045 12,910 0,580 0,042 TOTAL 0,180 12,910 1,740 0,042 38,005 Componente Cantidad Condensador SMD 100 nF Diodo LED LED RGB individual Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 Módulo de radiofrecuencia MiWi PCB Pulsador Resistencia 1 kΩ Resistencia 4.7 kΩ Resistencia SMD 10 kΩ Resistencia SMD 2.2 kΩ Resistencia SMD 22 Ω Terminal acodado PCB (Negro) 5.08mm Terminal de rosca PCB 2 vías 2.54mm Terminal macho con ajuste por fricción 3 vías 2.54mm Terminal recto PCB 5.08mm (Negro) Transformador de tensión 1 salida Transistor NPN (BC140) Zócalo de 28 pines 3.3 TCI-4F – TARJETA DE CONTROL DE ILUMINACIÓN-4 FASES Componente Cantidad Condensador electrolítico Al 68 μF 16V Condensador electrolítico Al 68 μF 63V Condensador SMD 100 nF Diodo LED Diodo Schottky Fuente de alimentación step-down 3.3V Inductor axial 100 μH 1 1 7 1 1 1 1 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Precio (€/ud.) 0,136 0,210 0,060 0,100 0,075 5,870 1,140 Coste total (€) 0,136 0,210 0,420 0,100 0,075 5,870 1,140 18 Presupuesto Sumas parciales Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 Módulo de radiofrecuencia MiWi PCB Pulsador Resistencia 1 kΩ Resistencia 1 MΩ Resistencia 384 kΩ Resistencia 4.7 kΩ Resistencia SMD 10 kΩ Resistencia SMD 2.2 kΩ Terminal acodado PCB (Negro) 5.08mm Terminal de rosca PCB 2 vías 2.54mm Terminal macho con ajuste por fricción 3 vías 2.54mm Terminal recto PCB 5.08mm (Negro) Transistor NPN (BC140) Zócalo de 28 pines Tira de 15 LEDs RGB 1 1 1 1 1 1 1 2 1 12 16 1 2,880 9,880 1,935 1,020 0,028 0,028 0,028 0,028 0,017 0,021 0,060 0,754 2,880 9,880 1,935 1,020 0,028 0,028 0,028 0,056 0,017 0,252 0,960 0,754 1 0,288 0,288 4 12 1 4 0,045 4,950 0,580 0,042 TOTAL 0,180 59,400 0,580 0,168 86,405 3.4 TCA – TARJETA DE CONTROL DE ACTUADORES Componente Cantidad Condensador SMD 100 nF Diodo LED Diodo rectificador Microprocesador dsPIC33FJ32MC202 Módulo de radiofrecuencia MiWi PCB Pulsador Relé lacheado Relé no lacheado Resistencia 1 kΩ Resistencia 4.7 kΩ Resistencia SMD 10 kΩ Terminal de rosca PCB 2 vías 5.08mm Terminal de rosca PCB 6 vías 2.54mm 5 1 3 1 1 1 1 1 1 4 2 1 1 2 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Precio (€/ud.) 0,060 0,100 0,045 2,880 9,880 1,935 1,020 7,230 2,780 0,028 0,028 0,017 0,754 2,070 Coste total (€) 0,300 0,100 0,135 2,880 9,880 1,935 1,020 7,230 2,780 0,112 0,056 0,017 0,754 4,140 19 Presupuesto Sumas parciales Terminal macho con ajuste por fricción 3 vías 2.54mm Terminal recto PCB 5.08mm (Negro) Transformador de tensión 2 salidas Transistor NPN Zócalo de 28 pines 1 0,288 0,288 4 1 3 1 0,045 15,120 0,036 0,042 TOTAL 0,180 15,120 0,108 0,042 47,077 3.5 TCC – TARJETA DE CONTROL CENTRAL El coste unitario de la TCC es de 69,115€/ud. 3.6 EQUIPO Y HERRAMIENTAS EMPLEADAS Elemento PC Programador MPLAB ICD3 Polímetro ZENA Packet Sniffer Destornillador, alicates y otras herramientas Soldador Desoldador Mordaza Router WiFi 1 450 Horas de uso al año 1350 1 170 1 Horas de Cantidad proyecto Precio Amortización Coste (€/ud.) anual (€) 799,00 25% 66,58 300 154,60 25% 21,90 200 400 45,00 25% 5,63 1 80 300 100,00 25% 6,67 1 30 1200 80,00 25% 0,50 1 1 1 1 40 10 30 10 500 250 200 100 35,00 34,87 31,69 22,00 25% 25% 25% 25% TOTAL 0,70 0,35 1,19 0,55 104,06 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 20 Presupuesto Sumas parciales 3.7 SOFTWARE EMPLEADO Elemento Visual Studio 2010 ERwin Data Modeling Office Word 2007 Cantidad Horas de proyecto Horas de uso al año Precio (€/ud.) Amortización anual Coste (€) 1 100 1000 115,00 20% 2,30 1 5 100 3637,79 20% 36,38 1 120 600 135 20% 5,40 TOTAL 44,08 3.8 MANO DE OBRA DIRECTA Actividad Horas Precio (€/hora) Coste € 25 45 1125 Diseño de las tarjetas 40 15 600 Montaje de las tarjetas 300 25 7500 Programación 25 20 500 Implementación de sensores 15 20 300 Implementación de actuadores 55 11000 Pruebas y solución de problemas 200 135 40 5400 Documentación del proyecto TOTAL 26425 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 21 Presupuesto Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén Sumas parciales 22 Presupuesto Capítulo 4 Presupuesto general PRESUPUESTO GENERAL Sumando las cantidades de todas las partes calculadas anteriormente se concluye que el coste de este proyecto, impuestos incluidos, asciende a: Concepto Coste (€) 116,41 TCD - Tarjeta de Control Domótico (3 uds.) 76,01 TCI-F - Tarjeta de Control de Iluminación - Foco (2 uds.) TCI-4F - Tarjeta de Control de Iluminación - 4 Fases (1 ud.) 86,41 47,08 TCA - Tarjeta de Control de Actuadores (1 ud.) 69,12 TCC - Tarjeta de Control Central (1 ud.) 104,06 Equipo y herramientas empleadas 44,08 Software empleado 26425,00 Mano de obra directa TOTAL 26968,15 Sistema domótico para una casa inteligente Rodrigo Alejandro de Marcos Peirotén 23