UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE MONITOREO Y
CONTROL DOMÓTICO REMOTO COMANDADO MEDIANTE LA
RED GSM CON INTERFAZ GRÁFICA Y PANTALLA TOUCH
PANEL PARA EL HOSTAL RESIDENCIAL EURA
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO MECATRÓNICO
WLADIMIR EDISON MORALES OCAÑA
DIRECTOR: ING. JUAN CARLOS RIVERA GAIBOR
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2012
DECLARACIÓN
Yo Wladimir Edison Morales Ocaña, declaro que el trabajo aquí descrito es de
mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o
calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que
se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_________________________
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “
Diseño y
construcción de un sistema de monitoreo y control domótico
remoto comandado mediante la red GSM con interfaz gráfica
y pantalla touch panel para el Hostal Residencial Eura
”, que,para aspirar al título de Ingeniero Mecatrónico fue desarrollado por
Wladimir Edison Morales Ocaña, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
___________________
Ing. Juan Carlos Rivera Gaibor
DIRECTOR DEL TRABAJO
Quito a, 2 de Agosto del 2011
CERTIFICADO
Declaro que el Sr. Wladimir Edison Morales Ocaña estudiante de la
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA EQUINOCCIAL realizará su tesis de grado en el Hostal-Residencial EURA de esta cuidad con el tema: “Diseño y construcción de un sistema de monitoreo y control Domótico-remoto comandado
mediante la red GSM con interfaz gráfica y pantalla touch panel para el Hostal Eura”
Es todo cuanto puedo decir en honor a la verdad.
DEDICATORIA
Con mucho cariño a mi Padre y Amigo Raúl, quien con su ejemplo de
responsabilidad y cariño apoyó la realización de cada uno de los peldaños de
mi vida hasta llegar a ser un profesional.
A mi madre Guadalupe (+), una mujer extraordinaria quien cultivó en mi la virtud
de ser constante, trabajador, emprendedor, y obsesionado por alcanzar mis
sueños.
A mi hermano Santiago, por su cariño, enseñanzas y por demostrarme que
nada en la vida es imposible, solo hay que tener fe y luchar todos los días para
alcanzar una meta.
Para Andrea y Alexander por ser mi motivo de superación diaria.
Muchas gracias a todos.
AGRADECIMIENTOS
A Dios por darme la vida, salud, y la fuerza suficiente para levantarme de los tropiezos
de la vida.
A mis padres, por su apoyo incondicional, quienes me guiaron siempre por el buen
camino.
A mi hermano, por sus palabras de cariño que me ayudaron a seguir luchando por
cumplir mis metas.
Al Ing. Juan Carlos Rivera Gaibor, quien con responsabilidad dirigió mi proyecto de
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
RESUMEN ... x
ABSTRACT ... x
1. INTRODUCCIÓN ... 1
1.1 OBJETIVO GENERAL ... 1
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 1
2. MARCO TEÓRICO ... 3
2.1 COMUNICACIONES ORIENTADAS A LA DOMÓTICA ... 3
2.1.1. TELEMÁTICA ... 3
2.1.1.1 Elementos de la telemetría ... 5
2.1.2. COMUNICACIÓN SERIAL ... 6
2.1.2.1 Canales de comunicación ... 7
2.1.2.2 Norma RS-232 ... 9
2.1.3. COMUNICACIÓN INFRARROJA ... 16
2.1.3.1 Funcionamiento………. 19
2.1.3.2 Métodos de trasmisión………. 21
2.1.4 TECNOLOGÍA GSM ... 23
2.1.4.1 Antecedentes ... 23
2.1.4.2 Subsistemas GSM ... 26
2.1.4.3 Capas osi (Open System Interconnection) ... 31
2.1.4.4 Comandos AT (Attention) ... 33
ii
3. METODOLOGÍA ... 38
3.1 METODOLOGÍA DEL DISEÑO ... 36
3.2 ESTRUCTURA GENERAL DEL SISTEMA ... 36
3.3 TIPO DE ARQUITECTURA DOMÓTICA A UTILIZARSE ... 37
3.4 SISTEMAS Y LUGARES A SER TOMADOS EN CUENTA ... 38
3.5 SOFTWARE DE DISEÑO Y SIMULACION ... 39
3.6 CREACIÓN DE INTERFACE TOUCH PANEL EN PANTALLA DWIN ... 39
3.7 CIRCUITO DE CONTROL ... 40
3.8 MODEM GSM ... 41
3.9 ANALISIS DE EMPRESAS DOMOTICAS EN EL PAIS ... 42
4. ESPECIFICACIONES Y DISEÑO DEL HARDWARE DEL SISTEMA ... 45
4.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL MICROCONTROLADOR 16F877A ... 46
4.2 BLOQUES DEL SISTEMA ... 55
4.2.1 ETAPA DE ALIMENTACIÓN ... 55
4.2.1.1 Adaptador de Voltaje………..…. 56
4.2.1.2 Rectificador………..….. 57
4.2.1.3 Filtro capacitivo……….… 58
4.2.1.4 Regulador de voltaje……… 59
4.2.2 ETAPA DE CONTROL ... 61
4.2.2.1 Esquemático Unidad Central: ... 66
4.2.2.2 Esquemático Pantalla: ... 67
4.2.2.3 Módulo Pantalla ... 68
iii
4.2.2.5 Control de humedad ... 83
4.2.2.6 Control de persianas solares ... 86
4.2.2.7 Control de persianas temporizadas ... 89
4.2.2.8 Sistema de seguridad ... 91
4.2.2.9 Control de temperatura ... 95
4.2.2.10 Simulacion de presencia ... 98
4.2.2.11 Control de buzon de mensajes ... 101
5. ESPECIFICACIONES Y DISEÑO DEL SOFTWARE DEL SISTEMA ... 103
5.1 PANTALLA………...103
5.2 FLUJOGRAMAS DEL SISTEMA………... 113
6. PRUEBAS Y RESULTADOS ... 120
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 125
BIBLIOGRAFIA ... 128
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. (Resumen del proyecto) ... 2
Figura 2. (Telemetría) ... 4
Figura 3. (Arquitectura Centralizada) ... 6
Figura 4. (Estados de transmisión) ... 7
Figura 5. (Canales de comunicación) ... 18
Figura 6. (Conectores DB9, DB25) ... 11
Figura 7. (Descripción de terminales DB9) ... 11
Figura 8. (Opciones de comunicación serial) ... 13
Figura 9. (Convertidor serial USB-DB9) ... 15
Figura 10. (Espectro electromagnético) ... 16
Figura 11. (Visión infrarroja - Multímetro Fluke) ... 18
Figura 12. (Funcionamiento de rayos infrarrojos) ... 19
Figura 13. (Zonas de transmisión vía infrarroja)... 20
Figura 14. (Emisor infrarrojo) ... 21
Figura 15. (Mejoras en equipos GSM) ... 24
Figura 16. (Subsistemas GSM) ... 26
Figura 17. (Estructura red GSM) ... 28
Figura 18. (Componentes BSS) ... 29
Figura 19. (Componentes del NSS) ... 30
Figura 20. (Capas OSI) ... 32
v
Figura 22. (Módulos esclavos) ... 37
Figura 23. (Arquitectura centralizada) ... 37
Figura 24. (Sistemas y lugares a ser implementados) ... 38
Figura 25. (Interface 1 - touch panel) ... 40
Figura 26. (Circuitocentral) ... 41
Figura 27. (Módem GSM) ... 42
Figura 28. (Señal PWM) ... 50
Figura 29. (PIC 16F877A) ... 52
Figura 30. (Pantalla DWIN, Modelo: DMT 48270T043_01W) ... 54
Figura 31. (Diagrama de bloques del sistema)... 55
Figura 32. (Estructura de una fuente de alimentación) ... 56
Figura 33. (Rectificador de onda completa) ... 57
Figura 34. (Circuito de Fuente) ... 57
Figura 35. (Factor de rizado) ... 58
Figura 36. (Parte de la etapa de control) ... 62
Figura 37. (Esquemático Unidad Central) ... 66
Figura 38. (Esquemático Central) ... 67
Figura 39. (Módulo de pantalla) ... 68
Figura 40. (Sensor de humo SD-4WT) ... 70
Figura 41. (Esquema opto acoplador) ... 70
Figura 42. (Entradas sensor de humo) ... 71
Figura 43. (Entradas de los diferentes sensores al circuito) ... 72
Figura 44. (Entradas de los diferentes sensores al circuito) ... 73
Figura 45. (Salidas aspersores anti incendio) ... 74
Figura 46. (Piso 1 Hostal Eura) ... 76
Figura 47. (Ubicación de sensores de humo)... 77
Figura 48. (Montaje del sensor - Piso 1) ... 78
Figura 49. (Aspersor Anti-Incendio Piso 1) ... 79
Figura 50. (Reportes Técnicos PANTALLA-CELULAR) ... 79
vi
Figura 52. (Montaje del sensor - Piso 2) ... 81
Figura 53. (Aspersor Anti-Incendio Piso 2) ... 81
Figura 54. (Aspersor Anti-Incendio Piso 2) ... 82
Figura 55. (Aspersor Anti-Incendio Piso 2) ... 82
Figura 56. (Procesamiento de datos análogos)... 84
Figura 57. (Control de humedad ventana 1) ... 85
Figura 58. (Control de humedad ventana 2 - Cable blindado a de distancia) . 86 Figura 59. (Fotocelda para medición solar) ... 87
Figura 60. (Estado de persianas solares UP-DOWN) ... 87
Figura 61. (Sensor magnético en persiana solar) ... 88
Figura 62. (Conexión de pulsadores a relés) ... 88
Figura 63. (Reloj interno de la pantalla) ... 90
Figura 64. (Sensor magnético en persiana temporizada) ... 91
Figura 65. (Sistema de seguridad) ... 92
Figura 66. (Acciones del sistema ante una emergencia) ... 93
Figura 67. (Periférico-sirena)... 94
Figura 68. (Sensor de temperatura LM35) ... 95
Figura 69. (Acción ante temperatura > 30ºC) ... 96
Figura 70. (Ubicación sensores LM35) ... 97
Figura 71. (Reflector Voltech) ... 98
Figura 72. (Ubicación de reflectores en las entradas) ... 99
Figura 73. (Apagado - encendido de luces por pantalla) ... 100
Figura 74. (Ubicación de emisor-transmisor en buzón) ... 101
Figura 75. (Interfaz 2 - pantalla DWIN) ... 103
Figura 76. (Carga de imágenes) ... 104
Figura 77. (Envio de texto a pantalla) ... 105
Figura 78. (Parámetros de la pantalla) ... 105
Figura 79. (Envío de comandos a la pantalla) ... 106
Figura 80. (Seteo de color de fondo y letra en pantalla) ... 107
vii
Figura 82. (Estados enviados hacia la pantalla) ... 111
Figura 83. (Creación de interface - touch panel) ... 112
Figura 84. (Flujograma - Seguridad) ... 113
Figura 85. (Flujograma - Temperatura) ... 114
Figura 86. (Flujograma-Humedad) ... 115
Figura 87. (Flujograma - Alerta de incendio) ... 116
Figura 88. (Flujograma - Simulación de presencia) ... 117
Figura 89. (Flujograma - Persianas solares, Temporizadas) ... 118
Figura 90. (Inicialización del sistema) ... 119
Figura 91. (Acciones concretadas-no concretadas del sistema) ... 121
Figura 92. (Porcentaje de humedad aceptable por planta) ... 122
viii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. (Ventajas-Desventajas HomeTrack) ... 42
Tabla 2. (Ventajas-Desventajas ProHome) ... 43
Tabla 3. (Ventajas-Desventajas JEDI) ... 43
Tabla 4. (Ventajas-Desventajas ISDE) ... 44
Tabla 5. (Ventajas-Desventajas SODEL) ... 45
Tabla 6. (Características eléctricas Sensor de Humo SD-4WT) ... 69
Tabla 7. (Comandos Celular-Persianas Temporizadas) ... 90
Tabla 8. (Comandos para encendido-apagado de luces) ... 99
Tabla 9. (Estructura del código hexadecimal) ... 106
Tabla 10. (Códigos para el seteo de velocidad de transmisión) ... 109
Tabla 11. (Pruebas realizadas de acciones concretadas) ... 120
ix
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo 1. Planta alta – Vista 3D... 130
Anexo 2. Planta baja – Vista 3D ... 131
Anexo 3. Pantalla DWIN ... 132
Anexo 4. Principales comandos DWIN ... 133
Anexo 5. Dimenciones de la pantalla (mm) ... 135
Anexo 6. Hardware complementario ... 136
Anexo 7. Presupuesto Financiero ... 137
Anexo 8. Fotos del sistema ... 139
Anexo 9. Datasheet 2N2222 / Relé Songle 12V ... 144
x
RESUMEN
El presente proyecto buscó ser una referencia de instalación domótica de un
hostal en el país, para lo cual se ha tenido presente incorporar dentro del
sistema la mayor cantidad de beneficios posibles ofrecidos por la domótica.
Para la realización del presente sistema se tomó en cuenta que, un buen
sistema domótico, necesariamente debe tener alguna interfaz de usuario y
preferentemente constar de un sistema centralizado. El proyecto costa de dos
interfaces:
Pantalla touch panel inalámbrica a colores con excelente calidad de
resolución, que contempla las siguientes funciones: generador de
reportes del estado de cada subsistema, receptor de señales de alarmas
técnicas importantes.
Vía SMS desde cualquier teléfono celular, se recibe toda alarma técnica,
y se pueden enviar códigos que interactúan con algunos de los
actuadores del sistema.
El sistema domótico controla y monitorea los siguientes subsistemas:
Sistema de Incendio para cada piso
Sistema de Seguridad con cuatro ambientes de control
Simulación de presencia para dos recepciones
Monitoreo de temperatura en cada piso
Control de humedad
Monitoreo de Buzón de mensajes
Control de Persianas Solares
xi
ABSTRACT
This Project intented to be a reference installation automation in a hostel in
Ecuador, which has been incorporated into this system many potential benefits
offered by automation.
For the realization of this system was considered that a good project as home automation systems is necessarily have some user’s interfaces and preferably
consist of a centralized system. The project has two interfaces:
Wireless touch panel display with excellent color resolution, which
includes the following functions: status report generator for each
subsystem, to receive some technics alarms.
By SMS from any cell phone, is obtained all technical alarm and may be
sent codes to interact with some of the system’s actuators.
The automation system controls and monitors the following subsystems:
Fire system for each floor
Security System with four control environments
Simulation of presence for two receptions
Temperature monitoring on each floor
Humidity control
Monitoring mail
Solar curtain control
1
En el presente capítulo se explicarán objetivos, justificación, alcance e hipótesis
del trabajo de titulación.
1.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar e implementar un sistema de monitoreo y control domótico-remoto en el
Hostal Residencial Eura mediante la red GSM.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Diseñar la interface de control interactivo con touch panel.
Incorporar un circuito de control centralizado para la adquisición y
procesamiento de datos.
Investigar el funcionamiento y alcances de la pantalla marca: DWIN para
formar interfaces a colores.
JUSTIFICACIÓN
La domótica y automatización de lugares de alojamiento en algunos países ha
de dejado de ser un lujo para convertirse en una necesidad, nuestro país no es
la excepción ya que tanto los problemas de inseguridad en el sector, el no tener
sistemas para detección de problemas técnicos, aseguran ante alguna
emergencia la vulnerabilidad del establecimiento como de las personas que se
encuentran dentro de él.
Es así que el presente proyecto pretende ser un documento de referencia para
la automatización del Hostal Residencial Eura por lo que incluye el diseño y la
implementación de una instalación domótica, la misma que contempla sistemas
de iluminación, seguridad, sensores, control remoto, resaltando la integración
de todos los sistemas como aspecto fundamental e imprescindible de la
2
ALCANCE
El presente proyecto pretende el monitoreo y control de diversos sensores, y
actuadores para brindar seguridad en las instalaciones del Hostal Residencial
Eura mediante la red GSM de forma remota y con interface touch panel.
HIPÓTESIS
La gran mayoría de viviendas y lugares de trabajo en nuestro país no cuentan
con un sistema de monitoreo y control en dichos sitios, razón por la cual existen
altos índices de robos y desgracias por no tener sensores que lo puedan
detectar a tiempo. De ahí, mediante este proyecto se busca mejorar las
condiciones dentro del Hostal Residencial Eura, para que sean las normales y
óptimas dentro de niveles de seguridad, confort, y calidad monitoreando así:
temperatura, incendio, seguridad física del hostal, simulación de presencia,
buzón de mensajes, humedad, persianas solares como temporizadas.
Figura 1. (Resumen del proyecto)
3
En el presente capítulo se dará una breve explicación de las comunicaciones
orientadas a la domótica que han sido necesarias para la realización del
presente sistema.
2.1
COMUNICACIONES ORIENTADAS A LA DOMÓTICA
2.1.1. TELEMÁTICA
La etimología de la palabra telemetría proviene de los vocablos griegos
(tele= lejos - metría= medida), por lo tanto es un tipo de tecnología que ayuda a
la transmisión de datos a larga distancia.1
En el presente proyecto una de las dificultades para tener el control de los
procesos, es la obtención de las variables de los sensores por su ubicación, por
lo que la telemetría es de gran ayuda ya que se necesita rapidez en procesar
estas variables para llevar a cabo una acción
La Telemetría consiste en la adquisición de datos de cualquier índole a
distancia mediante sensores ya sean estos analógicos o digitales y enviarlos a
una estación de control a través de un sistema de telecomunicaciones donde
estos datos pueden ser administrados y visualizados.
Este tipo de comunicación es usado para la obtención de magnitudes que son
difíciles de conseguir, como por ejemplo: en las estaciones espaciales ya que
las distancias no hacen posible una comunicación en forma real, en medicina:
en la inserción de sensores biológicos en el cuerpo humano que deben
transmitir información a equipos externos.
1
4
De la telemetría se deriva el telecontrol, que es la transmisión de datos a una
distancia de hasta siete metros por lo que se utiliza un dispositivo llamado
control de mando que es un dispositivo con el que es posible operar un equipo
a distancia, es decir sin que el usuario tenga la necesidad de establecer
contacto físico alguno con el equipo a controlar.
Hay diversos tipos de medios para transmitir datos. Haciendo énfasis en la
domótica el más común es el control remoto que utiliza como base teórica la luz
infrarroja por lo que se lo tratará en un tema posterior con amplitud.
Como ejemplos de telecontrol se tiene:
En domótica: el control remoto para climatizar el ambiente, cuando se sube la temperatura desde el mando, se ve reflejado el resultado en la
temperatura ambiente que emite el acondicionador.
Seguridad: control remoto de alarma de un automóvil.
Riego: telemando para riego o control de agua en general
Industria: Orientados para control industrial en general, incluso siendo adaptables a sistemas Scada.
Figura 2. (Telemetría)
5
2.1.1.1 ELEMENTOS DE LA TELEMETRÍA
Para que un sistema capte magnitudes, se transporten mediante un medio de
comunicación y luego ser visualizadas en algún dispositivo, éste debe tener:
Transductor: Es un dispositivo que convierte una magnitud, física como: temperatura, presión, velocidad, humedad, etc. en una señal eléctrica.
Unidad terminal: Es un dispositivo que transforma los datos que salen del transductor en una señal codificada, mediante algún tipo de canal de
comunicación.
Medio de transmisión: El medio de transmisión depende en buena parte de la distancia que se necesite transmitir la información, es decir se
puede utilizar cable UTP, cable coaxial, microonda, o fibra óptica.
La transmisión de datos por un cable de cobre se da por medio de
corriente y voltaje (señales eléctricas), la ventaja de trabajar con este
medio es que son muy flexibles y resistentes, pero la desventaja es que
la señal sufra atenuación (debilidad) a través de la distancia, y son muy
vulnerables al ruido, ocasionando que se obtenga datos inválidos en los
datos recibidos.
En el presente proyecto se emplean cables de cobre porque los
dispositivos usados no se encuentran muy lejos de la central de control.
Receptor: Es un dispositivo que muestra en algún formato los datos de la señal recibida, y son decodificados para ser visualizados por el
6 Figura 3. (Elementos de la telemática)
Fuente: Autor del trabajo de tesis
2.1.2. COMUNICACIÓN SERIAL
Antecedentes.-
La comunicación como tal apareció en 1810 cuando el señor Von Soemmering,
sumergió 26 cables (1 por cada letra del alfabeto) en el agua, se dio cuenta que
cuando pasaba corriente por los cables, se producían burbujas en el agua.
De esta forma se podían enviar mensajes codificados por medio de burbujas,
de aquí los pioneros de la comunicación fueron los militares que vieron en este
ingenio el inició de una carrera para desarrollar los sistemas de
comunicaciones.
Años después el señor Morse inventó un dispositivo que enviaba sonidos cortos
y largos, que representaban los caracteres, llamados códigos Morse.2
Tipos de Comunicación. El puerto serial envía y recibe bytes de información,
un bit a la vez por lo que la comunicación es más lenta, pero tiene la ventaja
que necesita de menos hilos para su transmisión, mientras que la comunicación
en paralelo, permite la transmisión de un byte completo a la vez, es más rápido
pero necesita un cable por cada bit de dato, este método de comunicación es
7
más sencillo y puede alcanzar mayores distancias, por ejemplo en la norma
RS232 hasta 15 m, en la norma RS422/485 hasta 1200 m y utilizando un
MODEM a cualquier parte del mundo.3
Transmisión modulada en amplitud
La comunicación serial tiene dosniveles lógicos de tensión o corriente denominados marca y espacio. El nivel
lógico "1" representa un estado de tensión o corriente denominado marca, el
nivel lógico "0" representa un estado de tensión o corriente denominado
espacio.4
Figura 4. (Estados de transmisión)
Comunicación Serie, recuperado el 08 de Enero del 2012, de: https://sites.google.com/site/comunicacionserie/
2.1.2.1 CANALES DE COMUNICACIÓN
Un canal de comunicación es el camino de transportación de información
mediante señales eléctricas o electromagnéticas, donde cada canal es
adecuado para algunas señales concretas y no todos sirven para un mismo tipo
de señal. Se establecen canales para la comunicación de acuerdo a tres
técnicas, siempre tomando un transmisor como referencia y un periférico como
destino (receptor):
Simplex: En ella la comunicación serial usa una sola dirección y una línea de
comunicación es decir, siempre existirá un transmisor y un receptor, no ambos.
3 Carlos Reyes, Microcontroladores PIC, Tercera Edición, 2008. 4
8
La ventaja de este sistema consiste en que es necesario sólo un enlace a dos
hilos, la desventaja radica en que el extremo receptor no tiene ninguna forma de
avisar al extremo transmisor sobre su estado y sobre la calidad de la
información que se recibe.
Semi dúplex: La comunicación serial se establece a través de una sola línea,
pero en ambos sentidos, en un momento el transmisor enviará información y en
otro recibirá, por lo que no se puede transferir información en ambos sentidos
de forma simultánea.
Full dúplex: Se utilizan dos líneas (una transmisora y otra receptora) y se
transfiere información en ambos sentidos. La ventaja de este método es que se
puede transmitir y recibir información de manera simultánea.
Full/full-dúplex: En ella la comunicación serial es posible transmitir y recibir
simultáneamente, pero no necesariamente entre las dos ubicaciones, es decir
una estación puede transmitir a otra estación y esta a su vez recibir de otra
estación.
Figura 5. (Canales de comunicación)
9
2.1.2.2 NORMA RS-232
La norma RS-232 es una de las más versátiles para hacer cualquier tipo de
comunicación serial, y que hasta hace poco se utilizó con mayor frecuencia en
el mercado, pero con las nuevas tecnologías apareció el uso del USB de
manera que está superando su uso (por ejemplo, ya no se implementa en ordenadores portátiles). Esta se desarrolló en los 60’s para gobernar la
interconexión de terminales y está patrocinada por la EIA (Asociación de
Industrias Eléctricas).
La norma RS232 resuelve tres aspectos en la comunicación que se establece
entre el Equipo Terminal de Datos (DTE), por ejemplo una PC y el Equipo para
la comunicación de datos (DCE), por ejemplo un mouse. Estas son:
1. Características eléctricas de la señal: Se recomienda que la longitud
máxima entre el equipo terminal y el equipo de comunicación no debe
superar los 15 metros y la velocidad máxima de transmisión sea de
20.000 bps.
2. Características mecánicas de los conectores: Se deben utilizar
conectores de 25 patitas (DB25), ó de 9 patitas (DB9).
Velocidad de transmisión.
La velocidad de transmisión de datos es expresada en bits por segundo o baudios, el baudio es un concepto másgeneral que bit por segundo. El primero queda definido como el número de
estados de la señal por segundo, si sólo existe dos estados (que pueden ser
representados por un bit, que identifica dos unidades de información) entonces
baudio es equivalente a bit por segundo. Baudio y bit por segundo se
diferencian cuando es necesario más de un bit para representar más de dos
estados de la señal.
La velocidad de transmisión queda limitada por el ancho de banda, potencia de
10
básicamente establecida por el reloj. Su misión es examinar o muestrear
continuamente la línea para detectar la presencia o ausencia de los niveles de
señal ya predefinidos.
a. 75 bps
b. 110 bps
c. 150 bps
d. 300 bps
e. 600 bps
f. 1200 bps
g. 2400 bps
h. 4800 bps
i. 9600 bps
La base de reloj
Cuando se establece la comunicación es necesario implementar una base de
tiempo que controle la velocidad. En un microcontrolador, se utiliza la base de
tiempo del reloj del sistema, si bien en términos genéricos se utilizaría uno de
los siguientes métodos:
a. Mediante la división de la base de reloj del sistema, por ejemplo
mediante un contador temporizador programable.
b. A través de un oscilador para cambiar frecuencia hay que cambiar el
cristal.
c. Generador de razón de baudios. Existen diferentes dispositivos
especializados que generan diferentes frecuencias de reloj. 5
5
11
Conectores
DB25 (macho y hembra)
DB9 (macho y hembra)
Figura 6. (Conectores DB9, DB25)
http://perso.wanadoo.es/pictob/comserie.htm
Pat. Nombre Descripción
1 CD (Carrier Detect), detección de portadora
2 RXD (Receive Data), recepción de datos
3 TXD (Transmit Data), transmisión de datos
4 DTR (Data Terminal Ready), terminal de datos preparado
5 GND (System Ground), tierra de señal
6 DSR (Data Set Ready), dispositivo preparado
7 RTS (Request to Send), petición de envío
8 CTS (Clear to Send), preparado para transmitir
9 RI (Ring Indicator), indicador de llamada entrante
Figura 7. (Descripción de terminales DB9)
Wanadoo, recuperado el 15 de Enero del 2012, de:
12
Descripción de terminales en RS232
TXD (Transmit Data, transmisión de datos, salida, 2): Señales de
datos que se transmiten del DTE al DCE.
RXD (Receive Data, recepción de datos, entrada, 3): Señales de datos
transmitidos desde el DCE al DTE.
DTR (Data Terminal Ready, terminal de datos preparado, salida, 20):
Señal del DTE que indica que está conectado, generalmente en "0"
indica que el DTE está listo para transmitir o recibir.
DSR (Data Set Ready, dispositivo preparado, entrada, 6): Señal del
DCE que indica que el dispositivo está en modo de transmisión de datos.
RTS (Request To Send, petición de envío, salida, 4): Señal del DTE al
DCE, notifica al DCE que el DTE dispone de datos para enviar. Se
emplea en líneas semiduplex para controlar la dirección de transmisión.
Una transición de 1 a 0 avisa al DCE que tome las medidas necesarias
para prepararse para la transmisión.
CTS (Clear To Send, preparado para transmitir, entrada, 5): Señal del
DCE al DTE indicando que puede transmitirle datos.
CD (Carrier Detect, detección de portadora, entrada, 8): Señal del
DCE que ha detectado la señal portadora enviado por un modem remoto
o que la línea telefónica está abierta.
RI (Ring Indicator, timbre o indicador de llamada entrante, entrada):
Señal del DCE indicando que está recibiendo una llamada por un canal
conmutado.
FG (GND) (Shield ó Protective Ground, tierra de protección, 1): El
conductor esta eléctricamente conectado al equipo. 6
6
13
Funcionamiento
1. Ambos dispositivos son alimentados, indicando encendido (si ha sido
establecido en el equipo). El DTE activa el terminal DTR y el DCE activa
el terminal DSR, una interface RS232 bien diseñada no comunicará
hasta que estos dos terminales estén activos. El DTE esperará la
activación del terminal DSR y el DTE la activación del terminal DTR.
Aunque DTR y DSR algunas veces pueden ser utilizados para el control
del flujo, estos terminales indican que los dispositivos están conectados.
2. El DTE pregunta al DCE si este está listo, el DTE activa la línea RTS, el
DCE si está listo, responde activando la línea CTS. Puestos de acuerdo
ambos equipos, se puede entrar a recibir y mandar datos.
3. Los datos son transferidos en ambos sentidos. El DTE envía información
al DCE a través del terminal TXD. El DCE envía información al DTE a
través del terminal RXD.
Configuración de puertos
Figura 8. (Opciones de comunicación serial)
14
1. Bit por segundo:
Define la velocidad máxima, en bits por segundo (bps), a la que se
transmiten los datos a través del puerto. Normalmente se establece a la
velocidad máxima admitida por el equipo o dispositivo con el que se está
comunicando.
2. Bits de dato:
Cambia el número de bits de dato a utilizar para cada carácter transmitido
y recibido, el equipo o dispositivo con el que comunica debe tener la
misma configuración. La mayor parte de los caracteres se transmiten con
siete u ocho bits de dato.
3. Paridad:
Cambia el tipo de comprobación de errores a utilizar para el puerto
seleccionado, el equipo o dispositivo con el que se comunica debe tener la
misma configuración. Se debe elegir una de las siguientes:
Ninguna: significa que no se agregará ningún bit de paridad a los bits de
datos enviados desde este puerto, esto deshabilitará la comprobación de
errores.
Par: significa que el bit de paridad se establece a 1 si se necesita para
que el número de unos (1) de los bits de datos sea par. Esto habilitará la
comprobación de errores.
Impar: significa que se agrega un bit de paridad si se necesita para que el
número de unos (1) de los bits de datos sea impar. Esto habilitará la
15
4. Bit de parada:
Sirve para definir el fin de transmisión de un paquete de datos, así como
también brindan un margen de tolerancia ante sistemas que no se
encuentren sincronizados con un mismo reloj. .
5. Control de flujo:
Cambia la forma en que se controla el flujo de datos.
Ninguno
Xon/Xoff, llamado en ocasiones protocolo de enlace software, es el
método de software estándar para controlar el flujo de datos entre dos
módems.
Control de flujo Hardware, llamado en ocasiones protocolo de enlace
hardware, es el método estándar de controlar el flujo de datos entre un
equipo y un dispositivo serie.
Figura 9. (Convertidor serial USB-DB9)
16
2.1.3. COMUNICACIÓN INFRARROJA
Antecedentes
El infrarrojo es un tipo de luz que no se puede visualizar a simple vista, ya que
el ojo de las personas solo puede ver lo que se llama luz visible. La luz infrarroja
brinda información especial que no se puede obtener de la luz visible. La luz
infrarroja muestra cuánto calor tiene alguna cosa y da información sobre la
temperatura de un objeto.
Todas las cosas tienen algo de calor e irradian luz infrarroja, incluso las cosas
que se piensa que son muy frías, como un cubo de hielo: irradia algo de calor.
Los objetos fríos irradian menos calor que los objetos calientes, entre más
caliente sea algo, más es el calor irradiado y viceversa. 7
Figura 10. (Espectro electromagnético)
Wanadoo, recuperado el 15 de Febrero del 2012, de: http://www.educarchile.cl
7
17
En la anterior figura se muestra el espectro electromagnético, donde se puede
observar que frecuencias por debajo de la luz visible pueden servir para
transmitir información modulando su amplitud y frecuencia.
En el caso específico del presente proyecto la utilización de la comunicación
infrarroja radica en la necesidad que el transmisor envíe las instrucciones
codificadas hacia el receptor que está alimentado constantemente, el cual capta
la señal y la envía en forma de pulsos eléctricos al sistema de control, donde el
comando específico es identificado por un controlador para proceder a ordenar
la ejecución de una orden.
Consideraciones
Hay que destacar que las ondas infrarrojas son direccionales, esto
quiere decir que es necesario apuntar o dirigir el emisor hacia el
receptor sin que haya la interrupción de algún material entre ellos
para enviar los datos.
El rango de acción de los rayos infrarrojos son muy limitados
(máximo promedio siete metros), lo cual es en cierta parte una
ventaja ya que impide que la señal afecte a otros aparatos en
habitaciones contiguas u otros pisos.
Este tipo de transmisión de datos es muy usado por razones
económicas, y fácil manipulación.
La fiabilidad y certeza con que se transmiten los datos, y la gran velocidad al receptar los mismos.
Ahorro de energía considerable al circuito, ya que un LED (Diodo
18
La ventaja de utilizar esta tecnología es que no se necesita de algún tipo de
licencia para hacer aplicaciones, pero una desventaja es que no se puede usar
directamente en exteriores.
Un aspecto importante a resaltar en la transmisión infrarroja es que no se utiliza
emisiones de espectro visibles, lo que podría ser molesto para el usuario ya que
utiliza una frecuencia justo por debajo del color rojo (de ahí el nombre de
infrarrojo).
Por lo general la parte más crítica de esta comunicación es la RECEPCIÓN, ya
que debe ser capaz de separar la señal real de otras radiaciones de infrarrojo,
es por esto que los LED infrarrojos eliminan las interferencias de luz visible,
mediante un recubrimiento de plástico rojo oscuro, de esta manera cualquier
rayo de luz por encima del rojo es bloqueado, y las frecuencias inferiores a la
misma pasan sin problema alguno.
Figura 11. (Visión infrarroja - Multímetro Fluke)
IMPRED, Alex Moscoso, recuperado el 18 de Febrero del 2012, de:
19
2.1.3.1 FUNCIONAMIENTO
La transmisión de datos es de tipo digital, es decir el emisor envía la
información por rayos infrarrojos que son captados a su vez por un receptor, el
cual envía a un controlador que procederá a validar el código binario para
ejecutar las órdenes correspondientes.
El receptor tiene una fotocelda la cual conduce cuando hay energía luminosa, y
en su colector toma muestra de los pulsos recibidos, los que a su vez pasan por
un pequeño circuito que da un formato adecuado.8
Figura 12. (Funcionamiento de rayos infrarrojos)
Fuente: Autor del trabajo de tesis
Formato de la señal infrarroja
Generalmente hay tres zonas de identificación de la señal:
1. Zona inicial de identificación
Cuando del emisor salen rayos infrorrojos hacia el receptor, éste sabe
que provienen del telemando asociado.
8
20
2. Zona de pulsos
De todos los pulsos que salen de la zona anterior, pasan a ser
codificados como una órden.
3. Zona final de identificacion
En esta zona se da por finalizado el cierre de la señal enviada, dando
como resultado la ejecución de la orden.
Figura 13. (Zonas de transmisión vía infrarroja)
Fuente: Autor del trabajo de tesis
IrDA Infrared Data Association
Define un estándar físico en la forma de transmisión y recepción de datos por
rayos infrarrojo, IrDA se crea en 1993 entre HP, IBM, Sharp. Esta tecnología
está basada en rayos luminosos que se mueven en el espectro infrarrojo. Los
estándares IrDA soportan una amplia gama de dispositivos eléctricos,
informáticos y de comunicaciones, permite la comunicación bidireccional entre
21
Esta tecnología se encuentra en muchos ordenadores portátiles, y en un
creciente número de teléfonos celulares, sobre todo en los de fabricantes
líderes como Nokia y Ericsson.9
Figura 14. (Emisor infrarrojo)
PAVOUK, recuperado el 30 Enero del 2012, de:
http://www.pavouk.org/hw/en_irda.html
2.1.3.2 MÉTODOS DE TRASMISIÓN
A la hora de transmitir, las estaciones infrarrojas pueden usar tres tipos de
métodos para ello: punto a punto, casi-difuso y difuso.
Modo punto a punto, el tipo de emisión por parte del transmisor se hace de forma direccional, por ello las estaciones deben verse directamente,
para poder dirigir el haz de luz una hacia la otra.
Por este motivo este es el tipo de red inalámbrica más limitado, pues a
todos los inconvenientes de las comunicaciones infrarrojas hay que unir
el hecho de tener que colocar las estaciones enfrentadas. Este método
9
22
se suele usar en redes inalámbricas Token Ring, donde el anillo está
formado enlaces.
Modo casi-difuso, el tipo de emisión es radial, es decir la emisión se produce en todas direcciones al contrario que en el modo punto a punto.
Para conseguir esto, lo que se hace es transmitir hacia distintas
superficies reflectantes, las cuales redirigirán el haz de luz hacia la/s
estación/es receptora/s. De esta forma, se rompe la limitación impuesta
en el modo punto a punto de la direccionalidad del enlace, en función de
cómo sea esta superficie reflectante, se puede distinguir dos tipos de
reflexión: pasiva y activa.
1. En la reflexión pasiva, la superficie reflectante simplemente
refleja la señal, debido a las cualidades reflexivas del
material.
2. En la reflexión activa, por el contrario, el medio reflectante
no sólo refleja la señal, sino que además la amplifica. En
este caso, el medio reflectante se conoce como satélite.
Hay que destacar que, mientras la reflexión pasiva es más flexible y
barata, requiere de una mayor potencia de emisión por parte de las
estaciones, debido al hecho de no contar con etapa repetidora.
Modo de emisión difuso, por otro lado se diferencia del casi-difuso en que debe ser capaz de abarcar, mediante múltiples reflexiones todo el
recinto en el cual se encuentran las estaciones. Obviamente, esto
requiere una potencia de emisión mayor que los dos modos anteriores,
puesto que el número de rebotes incide directamente en el camino
23
2.1.4 TECNOLOGÍA GSM
2.1.4.1 ANTECEDENTES
La tecnología GSM nació en 1982 como respuesta de la Conferencia
Administradora Europea de Comunicaciones y Servicios, al desproporcionado
crecimiento sin control de los sistemas móviles en Europa Central y como el no
disponer de una misma línea telefónica para cruzar de un país a otro (“Roaming”).
Para esto se llegó a estandarizar los siguientes parámetros:
Proporcionar una banda de frecuencia única para el funcionamiento GSM
Crear un departamento que se encargue de la creación de esa
tecnología que se llamaría GSM (Groupe Special Mobile)
Adoptar el funcionamiento digital, en lugar de analógico.
Esto ayudaría al funcionamiento espectral, mejor transmisión de datos,
mayor seguridad, y facilitaría la utilización de chips electrónicos.
Al pasar el tiempo se fueron haciendo reajustes necesarios para su buen
funcionamiento, y es en el año de 1992 donde el Reino Unido aporta de idea de
trabajar en la frecuencia de 1800 MHz.
Después de varios años, algunos continentes se unieron a esta idea, y es así
que cambió el significado GSM (Global System for Mobile communications), que
24
Mejoras técnicas en red GSM digital:
Servicios:
Envío y recepción de mensajes cortos alfanuméricos (SMS)
Seguridad:
Calidad en nitidez de voz, con la frecuencia de 1800 MHz
Encriptación de datos que facilita la confidencialidad total
Figura 15. (Mejoras en equipos GSM)
AFRICA OYE, Michell Bossy, recuperado el 01 de Marzo del 2012, de:
http://brel54.blogspot.com/2010/11/one-laptop-per-childbut-what-laptop.html
La red GSM tiene protocolos que facilitan la transmisión-recepción de
información dentro de un área llamada célula (zonas geográficas en las que se
divide la red total), el radio de acción es de varios Kilómetros a la redonda y
pudiendo identificar a dispositivos dentro de ese rango.
Actualmente está disponible en el mercado la tecnología 3G (Third Generation),
que es el nuevo modelo de sistemas móviles de comunicación el cual provee de
25
Se basa en la tecnología tradicional GSM pero con una interface de radio que
mejora la velocidad y datos multimedia.
La calidad de la señal depende en buena parte del tamaño de la célula, si la
célula es demasiado grande baja la calidad en la señal de la antena por lo que
se reduce la calidad en el servicio, por lo que las nuevas tecnologías tienden a
sub dividir la célula en varias, con esto se permite reutilizar las bandas
disponibles en células contiguas no utilizadas.
Interferencias
Es la limitación de señal durante un proceso de comunicación, ésta se debe a
que muchos dispositivos se encuentran dentro de una misma célula tratando de
hacer la misma operación, cualquier sistema no celular que emita dentro de la
misma célula una energía elevada o ruido excesivo, o la cercanía de antenas de
distintas operadoras en una misma célula.
Características 3G
1. Transmisión de audio y video en línea
2. Acceso de alta velocidad en Internet
3. Mayor capacidad de almacenamiento, calidad y velocidad en multimedia
4. Calidad en servicios Roaming
26
2.1.4.2 SUBSISTEMAS GSM
La red GSM tiene varias células que componen toda una red móvil, donde cada
célula pertenece a una Estación Base (BTS) que operan en diferentes canales
de radio entre células adyacentes. La unión de BTS forma un Controlador de
Estaciones Base (BSC), ésta se encarga del control de potencia de las antenas
BTS, así como toda la red que componen las células.
El conjunto de BSC apunta información hacia una Central de Comunicación
Móvil (MSC) que es el corazón GSM donde se encarga de la inicialización, y
enrutamiento de las llamadas móviles.
Los BTS son dispositivos que llevan la trasmisión de datos por radio, se puede
considerar como un módem que se conecta con antenas para dar una señal; en
la Primera Generación GSM eran dispositivos de casi 2 metros de alto el cual
se comunicaba de forma alámbrica con las antenas, donde se permitía hasta 40
comunicaciones en forma simultánea, actualmente son pequeños dispositivos.
Figura 16. (Subsistemas GSM)
27
El sistema GSM posee cuatro subsistemas cada uno con funciones específicas,
estos son:
1. La estación móvil MS (Movile Station).
2. El subsistema de estación base BSS (Base Station
Subsystem).
3. El subsistema de conmutación y de red NSS (Network and
Switching Subsystem).
4. El subsistema de operación y mantenimiento OSS
(Operation and Support Subsystem).
Estación Móvil MS
La estación móvil a su vez se divide en cuatro elementos:
El terminal móvil MT (Mobile Terminal) es el teléfono móvil o cualquier otro dispositivo de comunicación móvil GSM (ya sea cualquier celular o
un dispositivo con red GSM).
Puede cumplir con las siguientes funciones:
Transmisión
Codificación
Protección de errores
Para la conexión a la red GSM se requiere de una tarjeta inteligente SIM
(Subscriber Identity Module), la cual contiene toda la información relativa
como el número celular, ésta puede ser retirada cuando el usuario así lo
28
La SIM debe tener la siguiente información:
Número de serie
Estado de la SIM
Clase de control de acceso al usuario
Para contener números de seguridad sirve el código PIN (Personal
Identity Number).
El PUK (Personal Unblocking Key) sirve para evitar el uso indebido de la
tarjeta.10
Tanto el adaptador de terminal TA (Terminal Adaptor) como el equipo terminal
de datos TE (Terminal Equipment) se encuentran implícitos en el teléfono móvil
y sirven para el establecimiento de las comunicaciones de voz o establecer
comunicaciones de transmisión de datos.
Figura 17. (Estructura red GSM)
CCN BENCHMARK, edición 2003, recuperado el 8 de Diciembre del 2012 de:
http://es.kioskea.net
10
29
Subsistema de estación base BSS
La estación base (BSS) incluye la capa BTS que se encarga de la conexión de
los dispositivos móviles a partir de la interfaz de radio, y de la capa BSC que
tiene contacto con la NSS (Network and Switching Subsystem) que son
conmutadores que permiten la comunicación entre usuarios GSM y usuarios de
otras empresas.
Por lo que la base BSS permite la conexión directa entre usuarios
Figura 18. (Componentes BSS)
GL COMMUNICATIONS, 2007, recuperado el 29 de Febrero del 2001 de:
http://www.gl.com/maps-gsma-gsmabis-letter.html
Donde:
Interfaz Um: Como la capacidad de comunicarse entre los conmutadores NSS
y el BSC.
Interfaz A-bis: Como la capacidad de comunicarse entre BTS
30
Subsistema de Red (NSS)
El subsistema NSS comprende todas las principales funciones de conmutación
de la red GSM, así como las bases de datos necesarios para la información de
los abonados.
La principal función del NSS es proporcionar la comunicación entre el usuario
GSM con otras empresas de telecomunicaciones. Dentro del subsistema NSS
está el MSC que se encarga de la conmutación directa para establecer las
llamadas entre usuarios GSM.
Para establecer una llamada con algún usuario, la llamada es primero
encaminada hacia un conmutador Gateway llamado GSMC es una central de
conmutación móvil donde van todas las llamadas de origen de telefonía fija.
Posteriormente es encaminada hacia una unidad de central conmutadora móvil,
aquí se busca toda la información relativa de ese usuario como posición, bonos,
etc. Para luego encaminarlo hacia el NSS.
Figura 19. (Componentes del NSS)
Noel Cower, Spiffty, recuperado el 02 de Marzo del 2012, de:
31
2.1.4.3 CAPAS OSI (Open System Interconnection)
Fue creada en 1997 para establecer normas y protocolos para comunicarse con
diferentes tipos de redes.
El modelo OSI se compone de siete capas físicas:
CAPA FISICA.- Es la capa inferior del modelo OSI, es la encargada
de conectar físicamente los equipos de cómputo hacia la red, tiene
todas las funciones para transmisión de datos con una secuencia de
bit a bit mediante un medio de comunicación.
CAPA DE ENLACE.- Transforma los datos físicos en un enlace fiable
de transmisión de datos
CAPA DE RED. - Es la encargada de encaminar los datos desde su
origen hasta llegar a la computadora de destino, reconoce los
caminos fiables a seguir para que no se llegasen a perder los datos
en el trayecto por sobrecarga de información.
CAPA DE TRANSPORTE.- Es la capa más importante, ya que
recepta paquetes de datos de otras capas superiores y los divide en
partes más pequeñas (tramas) para pasarlos a la capa de red
asegurándose que los datos lleguen correctamente.
CAPA DE SESIÓN.- Esta capa organiza, procesa, y finaliza las
conexiones entre usuarios, asegura los servicios de transporte y
además tiene puntos de verificación que sirve para localizar cualquier
problema en la comunicación, y la reanuda desde el punto que se
cortó. En conclusión se encarga de mantener el enlace de
32 CAPA DE PRESENTACIÓN.- Esta capa se encarga de la semántica
y sintaxis de los datos transmitidos, de manera que aunque los
equipos puedan manejar distintos caracteres y números, los datos
lleguen de manera reconocible.
CAPA DE APLICACIÓN.- Está orientada a las aplicaciones, es decir
es el código que se esconde detrás de la comunicación con el
usuario, donde se define los protocolos para la trasmisión de datos,
base de datos, correos, Internet, etc.11
Figura 20. (Capas OSI)
CINIT, Tihuatlán, México DF, recuperado el 15 de Febrero del 2012, de:
http://www.cinit.org.mx
11
33
2.1.4.4 COMANDOS AT (Attention)
Los comandos AT sirven en su mayoría para realizar una comunicación con
diversos terminales, así también permiten su configuración y realizar llamadas
de voz o datos, escribir y enviar mensajes SMS, leer y demás funciones básicas
de un celular.
Por ejemplo la comunicación con un módem; ésta se comporta como un celular
y mediante una terminal se le puede dar instrucciones básicas para su
funcionamiento, mediante el uso del protocolo RS232, USB, o con un
microcontrolador para conectarse a una red de telefonía móvil mediante un
enlace inalámbrico.
Como los comandos AT están compuestos mediante caracteres de texto, se debe anteponer al comando un “AT”, donde éste se deriva de la palabra
Atención, que se podría interpretar que el dispositivo debe estar atento a
cualquier operación que se le envíe.
Consideraciones a tomarse:
PREFIJO: La palabra AT debe estar concatenada mediante el signo “+”
para sumarse al comando en sí.
COMANDO: Son los diferentes acciones que se ordena al dispositivo 1. El signo (=) implica una configuración a ese comando AT
2. El signo (?) implica ayuda.
SUFIJO: Conocido también como Carriage return (retorno de carro), éste
34
2.1.4.5 COMANDOS AT MÁS UTILIZADOS
Comandos generales
1. AT+CGMI: Identificación del fabricante
2. AT+CGSN: Obtener número de serie
3. AT+CIMI: Obtener el IMSI.
4. AT+CPAS: Leer estado del modem
5. AT+CFUN: Apaga, enciende el módulo (0=Apagar,1=Encender)
6. AT+CVIB: Ajuste modo vibración (0=Pasivo,1=Activo,16=Silencioso)
Comandos del servicio de red
1. AT+CSQ: Obtener calidad de la señal
2. AT+COPS: Selección de un operador
3. AT+CREG: Registrarse en una red
4. AT+WOPN: Leer nombre del operador
5. AT+CMOD: Modo de funcionamiento(0=Modo simple,1=Modo antena)
Comandos de seguridad
1. AT+CPIN: Introducir el PIN
2. AT+CPINC: Obtener el número de reintentos que quedan
3. AT+CPWD: Cambiar contraseña (password)
Comandos para agenda de teléfonos
1. AT+CPBR: Leer todas las entradas
2. AT+CPBF: Encontrar una entrada
35
Comandos para SMS
1. AT+CPMS: Seleccionar lugar de almacenamiento de los SMS
2. AT+CMGF: Seleccionar formato de los mensajes (0=PDU,1=Modo
texto)
3. AT+CMGR: Leer un mensaje SMS almacenado
4. AT+CMGL: Listar los mensajes almacenados (0=Sin leer, 1=Leídos,
2=Sin enviar, 3=Enviados, 4=Todos)
5. AT+CMGS: Enviar mensaje SMS
6. AT+CMGW: Almacenar mensaje en memoria
7. AT+CMGD: Borrar un mensaje SMS almacenado
8. AT+CSCA: Establecer el Centro de mensajes a usar
9. AT+ WMSC: Modificar el estado de un mensaje12
12
36
3.1 METODOLOGÍA DEL DISEÑO
Para la realización del presente proyecto se aplicará la metodología del diseño
mecatrónico, donde convergen de forma significativa algunos sistemas
eléctricos, electrónicos así como informáticos, los cuales ayudarán a facilitar el
desarrollo del proyecto en aspectos relacionados con:
Reducción de tiempos en el diseño
Reducción de costos en el proyecto
Direccionar el proyecto conforme a objetivos
Tener una secuencia lógica en el proceso de implementación
Figura 21. (Metodología Mecatrónica)
Fuente: Autor del trabajo de tesis
3.2 ESTRUCTURA GENERAL DEL SISTEMA
Este proyecto pretende ser un documento de referencia para la automatización para el Hostal Residencial “Eura” por lo que incluye el diseño y la
implementación de una instalación domótica, la misma que contempla sistemas
de iluminación, seguridad, sensores, control remoto, resaltando la integración
de todos los sistemas como aspecto fundamental e imprescindible de la
domótica mediante la red GSM que ofrece el país. El proyecto consta de tres
37 Unidad central: Recibe y transmite la información a los dispositivos
esclavos, está conformado por sensores y actuadores.
Dispositivo GSM: Mediante el cual el administrador puede interactuar directamente desde el exterior del Hostal con sus componentes.
Pantalla Touch Panel: Monitorea el estado de los sensores vía on-line, y permite interactuar con éstos a través de un MENÚ personalizado y
clave para uso exclusivo del Administrador.
Figura 22. (Módulos esclavos)
Fuente: Autor del trabajo de tesis
3.3 TIPO DE ARQUITECTURA DOMÓTICA A UTILIZARSE
La arquitectura domótica depende de la ubicación de los dispositivos de control
y de los módulos del sistema, un sistema domótico puede tener tres clases de
arquitecturas (centralizadas, distribuidas o mixtas), para el presente proyecto
será de tipo centralizado, ya que todos los dispositivos que conforman el
sistema se conectan por medio de cables hacia una misma central de control.
Figura 23. (Arquitectura Centralizada)
38
3.4 SISTEMAS Y LUGARES A SER TOMADOS EN CUENTA
Un hostal debe tener algunos beneficios tanto en seguridad, confort y ahorro de
energía, para el presente proyecto se dará énfasis en los siguientes:
Seguridad: La domótica puede servir para cuidar los bienes inmuebles
de una vivienda, tomando en cuenta alarmas de intrusión, simulación
de presencia (encender, cerrar, abrir, regular cualquier dispositivo del
hogar), alarmas técnicas (humo, presencia, fuego, inundación, etc.).
Comunicaciones: Pueden tener interconexiones con dispositivos
asociados (Pantallas, tele asistencia, porteros eléctricos, cámaras IP).
Confort: Para la comodidad en el hogar como Iluminación (encendido
de luces por sectores, regularización de ambientes), persianas
(encendido-apagado automático).
Figura 24. (Sistemas y lugares a ser implementados)
39
3.5 SOFTWARE DE DISEÑO Y SIMULACION
Protel es una potente herramienta de simulación electrónica, desarrollado por
Protel International Limited, el cual posee un enrutador de esquemas que
permite diseñar el plano eléctrico del circuito que se desea realizar con
componentes muy variados, desde resistencias, sensores, pantallas y displays.
Contando también con ubicación y editor de componentes de trabajo, capas y
elementos
Para la parte de adquisición de datos en la pantalla se necesitó del software
que trabaja conjuntamente con la pantalla DWIN, el cual posee un protocolo de
comunicación y librerías extras para la creación de diferentes interfaces
interactivas.
Para la resolución del algoritmo de control se tomó en cuenta PicBasicPro ya
que su fácil manejo, librerías de PICS, así como su entorno basado en Basic
hacen de la programación un ambiente agradable para dicho propósito.
3.6 CREACIÓN DE INTERFACE TOUCH PANEL EN PANTALLA DWIN
Para la creación de la interface de usuario se necesitó de la ayuda del software
de la pantalla, el cual facilita comprobar el correcto funcionamiento de algunos
elementos, además de funciones como:
Buzzer
Calendario
Comandos de texto
Envío de comandos
Creación de interfaces
Calibración de la pantalla
40
Figura 25. (Interface 1- touch panel)
Fuente: Autor del trabajo de tesis
3.7 CIRCUITO DE CONTROL
Para el desarrollo del circuito de control se tuvo en cuenta los siguientes
aspectos:
Circuito centralizado
Uso de cable UTP CAT 5E
Ubicación de sensores
Ubicación de la Unidad Central
41
Figura 26. (Circuito central)
Fuente: Autor del trabajo de tesis
3.8 MODEM GSM
Para la transmisión de datos entre los módulos se optó por el uso de un
módem GSM-GPRS el cual posee varias características como:
Compatibilidad de comandos AT
Ajuste de velocidad de transmisión de datos
42
Figura 27. (Módem GSM)
Fuente: Autor del trabajo de tesis
3.9 ANALISIS DE EMPRESAS DOMOTICAS EN EL PAIS
Para conocer si el presente sistema tendrá alta competencia dentro del país se
optó por conocer ventajas y desventajas de las empresas que se dedican hacer
domótica.
A continuación se describen las principales empresas que ofrecen domótica:
HomeTeck: Empresa que se dedica a la automatización, se encuentran ubicados en Cumbayá y Guayaquil, se dedican a la automatización con
productos de la marca HAI, cuentan con 5 años de experiencia.
VENTAJAS DESVENTAJAS
5 Años de experiencia Precios extremadamente altos
No realizan mucho cableado no tienen publicidad
Difícil de llegar a oficinas
Tabla 1. (Ventajas-Desventajas HomeTeck)
43
Su producto estrella es el Controlador Omni, el cual se integra a dispositivos
HAI el cual posee controlador de termostatos, teléfono, sonido, así como la
seguridad integral de la vivienda por ethernet, la cual puede ser adaptada con
varios módulos como interfaces táctiles de varios tipos.
Su alto costo radica en la importación de sus módulos, así como también el
diseño de los mismos por planos en las viviendas.
ProHome: Empresa cuyo fuerte es la decoración del hogar, contando con marcas como bticino, llumar, pertech para la automatización del
hogar, tiene más de 15 años de experiencia en el mercado, están
ubicados en la ciudad de Guayaquil Av. Juan Tanca Marengo Km. 1.5, su
forma de comunicación para con los clientes es mediante su página web
http://www.prohome.ec , cuentan con oficina moderna.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Amplia trayectoria y
experiencia Precios extremadamente altos
Infraestructura moderna
No se dedican al 100% a la
domótica
Alianzas con empresas del
exterior Solo casas en construcción
Tabla 2. (Ventajas-Desventajas ProHome)
Fuente: Autor del trabajo de tesis
Por ser representantes directos de la marca BTICINO en el país, sus precios
son extremadamente caros por ejemplo: un sistema de luces $3000, control por
SMS $2500, control de humedad $1500, interface con pantalla $1500 (aprox.).
Su desventaja también radica en que el montaje de los sistemas es en
viviendas en construcción, ya que por exteriores afectarían de sobremanera a la
44 JEDI Domótica & Inmótica: Empresa joven que se dedica a la domótica, Inmótica y dar capacitaciones en esta área, están ubicados en
Nayón Pasaje E S2-33 y Pedro Bruning, su forma de comunicación es
mediante su página web http://www.jedi.com.ec y sus oficinas, importan
equipos de marcas LCN e ISDE.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Alianzas internacionales Precios extremadamente altos
Página web fácil e intuitiva No tienen publicidad
Experiencia en el área Difícil de llegar a oficinas
Tabla 3. (Ventajas-Desventajas JEDI)
Fuente: Autor del trabajo de tesis
ISDE: Es una empresa filial de España con mucha trayectoria a nivel internacional, están ubicados en el Edificio Proinco en la Av. Amazonas y
Av. Orellana, trabajan con sus propios equipos de marca ISDE, en el
mercado nacional llevan 5 años con grandes automatizaciones como en
la Asamblea Nacional. Sus precios van desde los 500$ en adelante. Su
forma de comunicación es su página web http://isde-ecuador.com/ y sus
oficinas.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Alianzas internacionales Solo instalación por canaletas
Precios variados Equipos sin posibilidad de
modificaciones.
Experiencia en el área Productos importados
Buena ubicación
Tabla 4. (Ventajas-Desventajas ISDE)