Sistema de domótica inteligente:circuito y código fuente

Proyecto de sistema de automatización del hogar inteligente con Arduino 

La automatización (como la automatización del hogar y la automatización industrial, etc.) se ha vuelto importante en el mundo actual, ya que ayuda a completar una tarea con menos asistencia humana y de una manera más inteligente. Las casas se están volviendo más inteligentes y desarrolladas en estos días con la ayuda de dispositivos de automatización. Los electrodomésticos utilizan interruptores controlados a distancia en lugar de interruptores convencionales. En el mundo actual, la mayoría de las personas tienen acceso a teléfonos inteligentes y su uso se ha vuelto muy popular y esencial en nuestras vidas. Podemos usar teléfonos inteligentes para controlar los electrodomésticos con solo un clic o un mensaje. Con la ayuda de controladores y dispositivos de comunicación, los electrodomésticos se pueden controlar de forma remota. En este proyecto, utilizaremos la placa Arduino UNO para el desarrollo del proyecto Smart Home Automation con el módulo Bluetooth HC-05 que se controla de forma remota mediante un teléfono inteligente. Puede ser realmente útil para las personas paralizadas que no pueden hacer su trabajo por sí mismas y estos dispositivos pueden convertirse en una gran ayuda para estas personas.

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Componentes necesarios

• Arduino UNO
• Módulo Bluetooth HC-05
• Relés
• Cables de puente
• Bombillas
• Aplicación Bluetooth Terminal HC-05 (Descargar desde Play Store)

Arduino UNO

Arduino es una plataforma de código abierto que se utiliza para desarrollar proyectos de electrónica. Se puede programar, borrar y reprogramar fácilmente en cualquier instante del tiempo. Hay muchas placas Arduino disponibles en el mercado como Arduino UNO, Arduino Nano, Arduino Mega, Arduino lilypad, etc. con diferentes especificaciones según su uso. En este proyecto, vamos a utilizar Arduino UNO para controlar los electrodomésticos de forma automática. Tiene un IC de microcontrolador ATmega328 que funciona a una velocidad de reloj de 16 MHz. Es un potente que puede funcionar en los protocolos de comunicación USART, I2C y SPI. Esta placa generalmente se programa utilizando el software Arduino IDE mediante un cable micro USB. ATmega328 viene con un cargador de arranque integrado preprogramado que facilita la carga del código sin la ayuda de un hardware externo. Tiene una amplia aplicación en la fabricación de proyectos o productos electrónicos. El lenguaje C y C++ se utiliza para programar la placa, que es muy fácil de aprender y usar. Arduino IDE hace que sea mucho más fácil de programar. Separa el código en dos partes, es decir, void setup() y void loop(). La función void setup() se ejecuta solo una vez y se usa principalmente para iniciar algún proceso, mientras que void loop() consiste en la parte del código que debe ejecutarse continuamente.

Este modelo consta de 6 pines de entrada analógica y 14 pines GPIO digitales que se pueden usar como entrada-salida, 6 de los cuales proporcionan salida PWM y analógica usando pinMode(), digitalWrite( ), funciones digitalRead() y analogRead(). 6 canales de entrada analógica van desde los pines A0 a A5 y proporcionan una resolución de 10 bits. La placa se puede alimentar con un cable USB que funciona a 5 voltios o con un conector de CC que funciona entre 7 y 20 voltios. Hay un regulador de voltaje integrado para generar 3,3 voltios para operar dispositivos de baja potencia. Dado que el ATmega328 funciona con el protocolo de comunicación USART, SPI e I2C, tiene pines 0 (Rx) y 1 (Tx) para comunicación USART, pin SDA (A4) y SCL (A5) para I2C y SS (10), MOSI (11) , MISO (12) y SCK (13) pines para el protocolo de comunicación SPI. Estas especificaciones hacen que la placa Arduino Uno sea perfecta para proyectos de domótica.

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Módulo Bluetooth HC-05

HC-05 es un módulo Bluetooth utilizado para la comunicación inalámbrica. Se utiliza principalmente para establecer comunicaciones inalámbricas seriales bidireccionales entre microcontroladores, teléfonos inteligentes, computadoras, sensores, etc. El alcance de este módulo Bluetooth es inferior a 100 metros y también depende de las condiciones atmosféricas. Funciona con el protocolo USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) para comunicarse con otros dispositivos. Puede funcionar tanto en modo maestro como esclavo con velocidades de transmisión compatibles de 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400 y 460800. De forma predeterminada, funciona en modo esclavo y el modo maestro se puede configurar mediante comandos AT. Se puede utilizar para transferir datos en ambos sentidos desde un microcontrolador a cualquier dispositivo y dispositivo a un microcontrolador. El módulo Bluetooth HC-05 funciona en modo comando y modo datos. El modo de comando se usa para acceder a la configuración de HC-05 usando algunos comandos AT y el modo de datos se usa para enviar los datos en serie. Se puede acceder al modo de comando conectando a tierra el pin "clave" y usando los comandos AT podemos cambiar su configuración. Hay comandos AT que se pueden usar para cambiar el nombre, la contraseña, la velocidad en baudios, etc. del módulo. Aquí hay algunos comandos AT:

• AT:para comprobar si el módulo se comunica o no
• AT+NAME =hc-05:para cambiar el nombre del dispositivo a "hc-05"
• AT+PSWD =1234:para cambiar la contraseña a 1234
• AT+UART =9600, 1, 0:para cambiar la tasa de baudios a 9600, el bit de parada a 1 y el bit de paridad a 0.

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Pin fuera de HC-05:

ES/Alfiler :este pin se usa para configurar el módulo Bluetooth en modo de comando o modo de datos . Se puede acceder al modo de comando configurando este pin alto y se puede acceder al modo de datos configurándolo bajo. De forma predeterminada, está configurado como bajo en el modo de datos.

• VCC :Este es el pin de la fuente de alimentación que está conectado a 5 V o 3,3 V.
• Tierra :Este es el pin de tierra del módulo Bluetooth.
• TXD :Este pin se utiliza para la transmisión en serie de los datos.
• RXD :Este pin se utiliza para recibir los datos en serie.
• Estado :Este pin indica si el módulo está conectado o desconectado con el otro dispositivo.

Fijar en HC-05	Descripción
ES/clave	Alto:modo de comando, bajo:modo de datos
VCC	3,3 V a 5 V
TIERRA	Tierra
TXD	Transmitir datos en serie
RXD	Recibir datos en serie
Estado	Muestra el módulo conectado o no

En este proyecto, HC-05 se utiliza para establecer una comunicación inalámbrica en serie entre Arduino Uno y el teléfono inteligente. Esto se puede hacer conectando Hc-05 con Arduino Uno e instalando una aplicación en el teléfono inteligente. Aunque hay varias aplicaciones disponibles para conectar un teléfono inteligente a HC-05. pero aquí vamos a utilizar el Terminal Bluetooth HC-05 que se puede descargar desde la play store. Conecte el HC-05 con Arduino UNO como se indica en el diagrama del circuito. El pin TXD de HC-05 va a RX (pin 0) del pin RXD de HC-05 va a TXD (pin 1) del Arduino Uno. La tecla EN/está configurada como BAJA. Encienda el Bluetooth de su teléfono inteligente y busque dispositivos Bluetooth. Conéctese al dispositivo Bluetooth llamado “HC-05”. La contraseña predeterminada es "0000" o "1234".

El módulo Bluetooth HC-05 tiene un led rojo incorporado que indica el estado de la conexión. Antes de cualquier conexión, parpadea continuamente de forma periódica y, una vez que se conecta, su velocidad de parpadeo se ralentiza.

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Aplicación del módulo Bluetooth HC-05:

• Computadora y dispositivos periféricos
• Receptor GPS
• Control industrial
• Proyectos de microcontroladores

Retransmisión

Un relé es un interruptor electromagnético que es operado por una pequeña corriente eléctrica para encender o apagar uno o muchos circuitos más grandes. Consiste en una bobina de electroimán que se convierte en un imán temporal cuando una pequeña corriente eléctrica lo atraviesa. Se usa una corriente relativamente pequeña para crear un campo magnético en una bobina con un núcleo y esto se usa para operar un interruptor que puede controlar una corriente mucho mayor. Los relés anteriores se utilizaron en telégrafos y centrales telefónicas para amplificar las señales. Después de la invención de las computadoras, los relés se utilizaron para realizar operaciones booleanas y lógicas. Los relés vienen en diferentes tamaños y variedades según su uso en los circuitos. Las principales aplicaciones del relé incluyen control de motores, aplicaciones automotrices, aplicaciones industriales, domótica, etc.

En este proyecto, vamos a utilizar un relé electromagnético para encender y apagar los electrodomésticos, como tubos de luz, bombillas, ventiladores o cualquier fuente de alimentación de CA en nuestro hogar, dando Señales DC del Arduino UNO. El relé tiene 6 pines, dos de los cuales VCC y Tierra se utilizan para dar energía al relé. Un pin es el pin de datos que se utiliza para tomar la señal "1" o "0" de los microcontroladores. Otros 3 pines normalmente cerrados (NC), comunes, normalmente abiertos (NO) se utilizan para conectar dispositivos alimentados por CA. Este relé funciona en dos condiciones, ya sea en condiciones normalmente abiertas o normalmente cerradas:

Normalmente Abierto:Cierra el circuito cada vez que se activa el relé y abre el circuito cada vez que se desactiva el relé.

Normalmente Cerrado:Abre el circuito cada vez que se activa el relé y cierra el circuito cada vez que se desactiva el relé.

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Configuración de pines del relé:

Pin en RELÉ	Descripción
CCV	5V
GND	Tierra
Pin de datos	“1” o “0” del microcontrolador
NC	Para circuito normalmente cerrado
COM	Común
NO	Para circuito normalmente abierto

  Aplicaciones del relé:

• El relé se utiliza para proporcionar lógica crítica para la seguridad.
• Se utilizan para controlar un circuito de alto voltaje con una pequeña señal de voltaje.
• Los relés también se utilizan con fines de protección.
• Los relés se utilizan en subestaciones y redes cuando se suministra electricidad de un punto a otro.

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Diagrama de circuito

El circuito está diseñado utilizando Arduino, Bluetooth, relé y LED. Hemos conectado el Bluetooth en serie con el Arduino. El relé se utiliza para operar los electrodomésticos. Hemos utilizado cuatro relés para cuatro aparatos. Puede cambiar los números del relé para operar varios electrodomésticos en consecuencia. Al pasar al hardware, los LED serán reemplazados por bombillas.

El comando para controlar los electrodomésticos se enviará a través de una “aplicación de terminal Bluetooth HC-05” desde su teléfono inteligente al Bluetooth, conectado al Arduino. Luego, Arduino lee los datos que llegan en serie al Bluetooth. Por lo tanto, las acciones se realizan de acuerdo con el comando proveniente del Bluetooth al Arduino.

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Funcionamiento de la domótica basada en Arduino

Realice la conexión para el proyecto de automatización del hogar como se indica en el diagrama del circuito. En primer lugar, conectamos la bombilla con fuentes de alimentación de CA y con relés como se indica en el diagrama del circuito. Luego, los relés reciben alimentación de CC desde la placa Arduino Uno. Los pines de datos de los relés están conectados en los pines 8, 9, 10 y 11 al Arduino, que son los pines de salida de Arduino. Luego conecte el módulo HC-05 con la placa Arduino como se muestra en el diagrama y encienda la placa Adruino. Cargue el código proporcionado al final del proyecto usando Arduino IDE. Encienda el Bluetooth en su teléfono inteligente y conecte el módulo HC-05 ingresando la contraseña. Por defecto, la contraseña es “0000” o “1234”. Después de conectar con éxito su teléfono inteligente con el HC-05, abra la aplicación "Bluetooth terminal HC-05 en su teléfono inteligente ” y mostrará su dispositivo conectado a HC-05. Ahora envía el dato “Bombilla1 encender” o “Bombilla2 apagar” para encender o apagar cualquier bombilla. Así es como puedes controlar las luces de tu hogar de forma remota.

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Código del proyecto

#include

int bulbo1 =8;
int bulbo2 =9;
int bulbo3 =10;
int bulbo4 =11;

SoftwareSerial bt(0,1); /* (Rx,Tx) */

Cadena de cadena;

configuración vacía() {
bt.begin(9600);
Serial.begin(9600);

pinMode(bulb1,OUTPUT);
pinMode(bulb2,OUTPUT);
pinMode(bulb3,OUTPUT);
pinMode(bulb4,OUTPUT);

bucle vacío() {

if (bt.disponible())
{
str =bt.read();
Serial.println(str);
//bulb1
if(str ==”bombilla1 encendida”)
{
digitalWrite(bombilla1, ALTO);
Serial.println(“BOMBILLA 1 está ENCENDIDA”);
}
else if (str==”bulb1 off”)
{
digitalWrite(bulb1,LOW);
Serial.println(“BUlB 1 is OFF”);
}
else
{
digitalWrite(bulb1,LOW);
}
//bulb2
if(str==”bulb2 on”)
{
digitalWrite(bulb2,HIGH);
Serial.println(“BUlB 2 is ON”);
}
else if(str==”bulb2 off”)
{
digitalWrite(bulb2,LOW);
Serial.println(“BUlB 2 is OFF”);
}
else
{
digitalWrite(bulb2, BAJO);
}
////bulb3
if(str==”bulb3 on”)
{
digitalWrite(bulb3,HIGH);
Serial.println(“BUlB 3 is ON”);
}
else if(str==”bulb3 off”)
{
digitalWrite(bulb3,LOW);
Serial.println(“BUlB 3 is OFF”);
}
else
{
digitalWrite(bulb3,LOW);
}
//bulb4
if(str==”bulb4 on”)
{
digitalWrite (bulb4,HIGH);
Serial.println(“BUlB 4 is ON”);
}
else if(str==”bulb4 off”)
{
digitalWrite(bulb4,LOW);
Serial.println(“BUlB 4 is OFF”);
}
else
{
digitalWrite(bulb4,LOW);
}

}
}

Explicación del código de programación

Incluye las bibliotecas necesarias para el proyecto, la biblioteca SoftwareSerial.h se importa para la comunicación en serie con el módulo Bluetooth HC-05.

#include

Declaration of variables of output pins of Arduino at 8, 9, 10 and 11 which goes to data pin of each of the four relays. Variable string “str” stores the data we get from smartphone using HC-05 Bluetooth Module.

int bulb1 =8;

int bulb2 =9;

int bulb3 =10;

int bulb4 =11;

String str;

 pinMode(bulb1,OUTPUT);

 pinMode(bulb2,OUTPUT);

 pinMode(bulb3,OUTPUT);

 pinMode(bulb4,OUTPUT);

Bluetooth serial communication and serial monitor are initiated at 9600 baud rate.

  bt.begin(9600);

  Serial.begin(9600);

If the data got from the smartphone using Bluetooth Module HC-05 is “bulb1 on” then we turn on the bulb 1 by setting data pin of the relay as HIGH. If data is “bulb1 off” then we turn off the bulb by setting the data pin of the relay as LOW. If no data received for bulb 1 then we set our bulb 1 to LOW. The same thing is done for bulb 2, bulb 3, bulb 4.

if(str==”bulb1 on”)

     {

      digitalWrite(bulb1,HIGH);

      Serial.println(“BUlB 1 is ON”);

     }

     else if(str==”bulb1 off”)

     {

      digitalWrite(bulb1,LOW);

      Serial.println(“BUlB 1 is OFF”);

     }

     else

     {

      digitalWrite(bulb1,LOW);

     }

Hence, you can control any home appliance in your home by using Arduino UNO, Bluetooth, and relay. We have also provided the technical information for the components required for constructing this project. The circuit diagram consists of LEDs which will be replaced by the AC bulbs used in the home.

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