automatización del sistema eléctrico de una vivienda unifamiliar

Universidad de Costa RicaFacultad de Ingenierıa

Escuela de Ingenierıa Electrica

Automatizacion del sistema electrico de

una vivienda unifamiliar

Por:

Ramses Solıs Solorzano

Ciudad Universitaria “Rodrigo Facio”, Costa Rica

Julio de 2013

Automatizacion del sistema electrico de

una vivienda unifamiliar

Por:

Ramses Solıs Solorzano

IE-0499 Proyecto electrico

Aprobado por el Tribunal:

Ing. Peter Zeledon Mendez

Profesor guıa

Lic. Gustavo Matamoros Gonzalez Ing. Jorge Retana GutierrezProfesor lector Lector

ResumenEn el presente informe se expone el diseno de un sistema que automatiza elfuncionamiento de cargas electricas de uso comun en una vivienda, como loson las bombillas, los receptaculos, la ducha, entre otros, por medio de unacomputadora convencional de escritorio y utilizando el puerto paralelo comointerfaz de comunicacion con las cargas controladas. El informe presenta lainformacion teorica y tecnica necesaria para la implementacion del sistema decontrol, y permite la adaptacion del sistema a otro tipo de cargas electricascomo podrıan ser alarmas o motores electricos de uso domestico como bombasde agua. El proyecto va dirigido a un publico con conocimientos basicos deelectronica y con interes en el area de la automatizacion de cargas electricasdomesticas o domotica.

Inicialmente se brinda toda la teorıa necesaria para la adecuada compren-sion del proyecto, conceptos basicos sobre la automatizacion de sistemas, enesta a su vez se describe el funcionamiento de todos los dispositivos electroni-cos que se utilizaron en el sistema de control, ası como una breve descripcionde los sensores que se utilizaron en el mismo.

Seguidamente se describe la electronica de control y potencia necesariapara el control de las cargas electricas, para dicho proposito se utilizaron inte-grados con tecnologıa flip-flop como los latch transparentes, demultiplexadoresy multiplexores, se muestra como leer el estado de algunos sensores de funcio-namiento simple como los sensores PIR, y el sensor magnetico de alineacion,ademas de como utilizar reles y optoacoples para la etapa de control de po-tencia.

Se muestra como controlar el puerto o puertos LPT de una computado-ra convencional de escritorio bajo la plataforma operativa Windows 7 y co-mo comunicar dicha plataforma con la electronica de control disenada. Cabemencionar que el sistema de control disenado cuenta con interfaz grafica, pro-gramada en lenguaje Visual Basic, la cual permite visualizar el estado de lascargas electricas y modificar su estado en tiempo real es decir las ordenesdirigidas a la cargas se ejecutan y se visualizan de inmediato, ası como esta-blecer horarios para el encendido diario, semanal, mensual o anual. La interfaztambien permite visualizar el estado de los sensores de presencia (PIR) y deapertura de puertas a traves de un sensor magnetico de alineacion.

Se presenta un presupuesto de la construccion fısica del sistema de con-trol electronico y de potencia, luego se exponen las principales ventajas ydesventajas que presenta el sistema en contraste con una instalacion electricaconvencional. Por ultimo se brindan las conclusiones y una serie de recomen-daciones para la implementacion del proyecto, ası como las posibles mejorasse pueden incorporar al sistema disenado.

v

Indice general

Indice de figuras ix

Indice de cuadros x

Nomenclatura xi

1 Introduccion 1

1.1 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2 Metodologıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2 Marco Teorico 7

2.1 Teorıa del Control Automatico . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2 Breve resena historia del control automatico . . . . . . . . . . . 82.3 El control realimentado o control de lazo cerrado . . . . . . . . 102.4 Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.5 Actuadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.6 Domotica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.7 El controlador Logico Programable en la domotica . . . . . . . 142.8 Areas de aplicacion domestica del control automatico . . . . . . 152.9 Sensores utilizados en el sistema desarrollado . . . . . . . . . . 172.10 Electronica de control y electronica de potencia . . . . . . . . . 212.11 Interfaz Hombre Maquina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.12 Puertos de Entrada y Salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322.13 Visual Basic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

3 Desarrollo 37

3.1 La electronica de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393.2 El programa de control y la interfaz grafica . . . . . . . . . . . 433.3 La logica de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443.4 La interfaz grafica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473.5 El control de las cargas en tiempo real . . . . . . . . . . . . . . 493.6 Programacion de eventos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493.7 Visualizacion del estado de las cargas y los sensores . . . . . . . 51

4 Requerimientos y presupuesto para la implementacion del

proyecto 53

vii

5 Ventajas y desventajas que brinda el proyecto 57

5.1 Ventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575.2 Desventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

6 Conclusiones y recomendaciones 59

Bibliografıa 63

A Anexos 65

A.1 El efecto Hall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65A.2 El PWM y sus etapas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66A.3 La electronica de control y potencia . . . . . . . . . . . . . . . 69A.4 Datos utiles para desarrollar un sensado de luminosidad con el

TSL230 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71A.5 Codigo de control del puerto paralelo en Visual Basic 2010, bajo

la plataforma operativa Windows 7 . . . . . . . . . . . . . . . . 73A.6 Electronica necesaria para permitir un control manual del sis-

tema electrico de la vivienda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75A.7 Imagen de instalacion del sistema de control en el cielo raso . . 75

viii

Indice de figuras

1.1 Diagrama de bloques general del sistema. . . . . . . . . . . . . . . 2

2.1 Regulador centrıfugo de Watt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.2 Control Realimentado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.3 Modulo basico PLC Logo de Siemens. . . . . . . . . . . . . . . . . 162.4 Modulo basico PLC S7 200 de Siemens. . . . . . . . . . . . . . . . 162.5 Sensor de luminosidad TSL230. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.6 Diagrama de Bloques TSL230. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.7 Circuito sensor de movimiento PIR. . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.8 Sensor de Movimiento infrarrojo (PIR). . . . . . . . . . . . . . . . 212.9 Sensor Magnetico de alineacion para empotrar. . . . . . . . . . . . 212.10 Sensor Magnetico de alineacion para sobreponer. . . . . . . . . . . 222.11 Optoacople. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.12 Rele electromagnetico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.13 Entradas y salida del comparador del PWM. . . . . . . . . . . . . 272.14 Diagrama electrico del Triac. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.15 Formas de onda de la red y de la carga controlada. . . . . . . . . . 292.16 Formas de onda en las terminales del Triac. . . . . . . . . . . . . . 302.17 Pulso de disparo sincronizado con el comparador. . . . . . . . . . . 312.18 Pines del puerto paralelo DB25. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332.19 Cable para el puerto paralelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.1 Significado de los bits de puerto paralelo. . . . . . . . . . . . . . . 373.2 Conexion de la electronica de control y el puerto LPT. . . . . . . . 383.3 Electronica para el control de las cargas. . . . . . . . . . . . . . . . 393.4 Demultiplexador selector de zonas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413.5 Selector de datos de entrada al puerto paralelo para los sensores

PIR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423.6 Selector de datos de entrada al puerto paralelo para los sensores

magneticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423.7 La tabla de eventos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443.8 La tabla de Zonas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453.9 El peso de los bits en un Byte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453.10 Ejemplo de mascara binaria AND con el byte de salida. . . . . . . 463.11 Ejemplo de mascara binaria AND con el byte de entrada. . . . . . 473.12 Ventana principal del programa de control. . . . . . . . . . . . . . 47

ix

3.13 Ventana para el control en tiempo del real de las cargas. . . . . . . 483.14 Ventana para la programacion de eventos. . . . . . . . . . . . . . . 503.15 Visualizacion del estado de las cargas. . . . . . . . . . . . . . . . . 513.16 Visualizacion del estado de los sensores. . . . . . . . . . . . . . . . 51

4.1 Ubicacion fısica de los puertos PCI 8x de la PC. . . . . . . . . . . 554.2 Puerto DB25 para PCI 8x marca MANHATTAN. . . . . . . . . . 554.3 Cable de impresora de conexion al puerto paralelo. . . . . . . . . . 56

A.1 El efecto Hall. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65A.2 Circuito rectificador de onda completa. . . . . . . . . . . . . . . . . 66A.3 Circuito detector de cruces por cero. . . . . . . . . . . . . . . . . . 67A.4 Formas de onda obtenidas en el laboratorio de el circuito rectifica-

dor de onda completa y detector de cruces por cero . . . . . . . . . 67A.5 Circuito generador de senal diente de sierra. . . . . . . . . . . . . . 68A.6 Forma de onda de la senal diente de sierra 120Hz. . . . . . . . . . 68A.7 Circuito comparador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69A.8 Forma de onda de la senal de ancho de pulso variable. . . . . . . . 70A.9 Circuito de la electronica de potencia. . . . . . . . . . . . . . . . . 70A.10 Circuito de la electronica de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . 71A.11 Grafica de frecuencia vs irradiancia del TSL230. . . . . . . . . . . 72A.12 Grafica del seguidor de fase LM565. . . . . . . . . . . . . . . . . . 72A.13 Direcciones de E/S para un LPT instalado en un PCI. . . . . . . . 73A.14 Electronica para permitir un control manual del sistema electrico

de la vivienda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74A.15 Instalacion del sistema en le cielo raso. . . . . . . . . . . . . . . . . 75

Indice de cuadros

2.1 Seleccion de sensibilidad TSL230 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.2 Divisor de frecuencia de salida TSL230 . . . . . . . . . . . . . . . . 192.3 Tabla de funciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.4 Seleccion de Salida Selector de Datos de 16 entradas. . . . . . . . . 242.5 Seleccion de Salida Demultiplexor de 2 a 4. . . . . . . . . . . . . . 252.6 Seleccion de Salida Demultiplexor de 4 a 16. . . . . . . . . . . . . . 262.7 Descripcion de los pines del puerto paralelo. . . . . . . . . . . . . . 342.8 Caracterısticas electricas del puerto paralelo. . . . . . . . . . . . . 34

x

Nomenclatura

LPT Local Print Terminal (Terminal de impresion local).

PC Personal Computer (Computadora Personal).

PWM Pulse Widht Modulation (Modulador por ancho de pulso).

PLC Programmable Logic Controller (Controlador Logico Pro-gramable).

AWL Answeisungs Liste (Lista de Instrucciones).

DC Direct Current (Corriente Directa).

AC Alternating Current (Corriente Alterna).

USB Universal Serial Bus (Bus Universal en Serie).

PIR Passive Infrared Sensor (Sensor Infrarojo Pasivo).

PCI Peripheral Component Interconnect (Interconexion de Com-ponentes Perifericos).

EPROM Erasable Programmable Read-Only Memory (Programa-ble y Borrable Memoria solo de Lectura).

RAM Random Access Memory (Memoria de Acceso Aleatorio).

HDD Hard Disc Drive (Unidad de Disco Duro ).

xi

1 Introduccion

En un mundo acelerado como el de hoy en dıa, pareciera que cada vez mas nosvamos integrando a una sociedad gobernada por las maquinas, cada vez masel ser humano busca como depurar las acciones que antes eran realizadas poroperadores humanos, con el remplazo de los mismos por sistemas automaticosque pretenden facilitar y brindar comodidad al ser humano, la automatizacionque antes se limitaba a procesos industriales hoy en dıa es comun verla en edi-ficios, automoviles y mas aun en nuestras propias viviendas, en donde ya nose busca controlar complicados procesos industriales sino mas bien controlaralgo tan simple y comun como el encendido y apagado de una bombilla elec-trica. Los sistemas automaticos nos brindan innumerables ventajas pero comotodo no son gratis, pues la integracion de un sistema automata a una vivien-da acarrea costos de equipo e instalacion, gastos adicionales que un sistemaelectrico convencional no requiere, entonces se puede pensar: ¿sera justificadoun gasto extra para garantizar un mayor confort o seguridad? por los tiemposen los que vivimos en donde se busca ahorro, se puede pensar que no lo son,pero entonces: ¿de donde nace la necesidad de automatizacion?, o mas queuna necesidad ¿sera una simple cuestion de lujo y confort?, ¿Que ventajas sepueden obtener con automatizar nuestras casas? todo depende de que se estebuscando, si bien es cierto hoy en dıa se pueden encontrar costosos sistemasde automatizacion y motorizacion para nuestras viviendas, se debe seleccionarel que mas se adapte a nuestras necesidades de tal forma que si se desea segu-ridad lo mejor sera un sistemas de monitoreo que permita vigilancia por weby genere eventos de alarmas al producirse una violacion a la seguridad de lacasa, mientras por otro lado se puede estar buscando algo mas bien que brindecomodidad con sistemas de control de temperatura, control de luminosidad,simulacion de sonido ambiente, entre otros, con base en las necesidades sepuede sacar mayor provecho a la inversion que se requiere para la automatiza-cion deseada. En el presente informe se describe como se desarrollo un sistemaque automatiza algunas cargas electricas (de ahora en adelante conocidas so-lamente como cargas) de una vivienda comun, un sistema que se desarrollocon las herramientas comunmente utilizadas en la Escuela de Ingenierıa Elec-trica y sin requerir de costosos equipos, el sistema se diseno para que puedaser una base que permita automatizar diferentes tipos de cargas y no solo laselegidas para este proyecto, de manera tal que se pueda enfocar al ambito quese desee o se necesite ya sea seguridad, confort, ahorro energetico, entre otros,tambien se brindaron las herramientas teoricas y tecnicas necesarias para que

1

2 1 Introduccion

Figura 1.1: Diagrama de bloques general del sistema.

Fuente: (elaboracion propia, 2013)

cada lector pueda adaptar el sistema a sus propias necesidades, tomando encuenta que este informe se desarrollo enfocado a un publico lector con co-nocimentos basicos en electronica y sistemas de informacion y con interes deincursionar en los sitemas de domotizacion. El sistema cuenta principalmentecon un control y sensado simple de cargas mediante reles, y sensores infrarojosde movimiento y con un control mas complejo sobre la intensidad luminosa deuna bombilla, ası como el sensado de luminosidad de una determinada zona,de esta manera se tiene la capacidad de controlar el apagado y encendido decargas, y sobre la programacion de horarios de funcionamiento, para poderlograr el control de las cargas de manera centralizada se necesito un cerebroque se encargo de administrar el sistema, para el aquı descrito se eligio lacomputadora convencional de escritorio, por su versatilidad para crear unainterfaz grafica de control y sus multiples opciones en codigo para realizar laprogramacion, entre otras ventajas, ademas de ser una opcion para la reutili-zacion de computadoras de bajos recursos que pueden ser utilizadas de maneraexclusiva para lograr el control del sistema. El puerto paralelo o terminal deimpresion local (de ahora en adelante conocido como LPT, por sus siglas eningles Local Print Terminal) que comunmente ha sido usado para la conexionde las impresoras de matriz de puntos, brindo la comunicacion necesaria entrela computadora y la electronica de control y esta a su vez con la electronicade potencia la cual alimento las cargas finales.

En la figura 1.1 se puede ver la idea general de lo que se logro con elsistema, partiendo de la computadora personal (de ahora en adelante conocidacomo PC, por sus siglas en ingles Personal Computer), en esta se realizouna aplicacion de escritorio que se encargo tanto de interpretar las senalesprovenientes de la electronica de control de los sensores como de generar lassenales que debıa recibir la electronica de control de los actuadores, segun laprogramacion que se le habıa dado.

La electronica de control representada por un rectangulo celeste en la figu-

1.1. Objetivos 3

ra 1.1 se encargo de que las senales de entrada a la PC fueran adecuadas parael puerto LPT y no causaran danos a la interfaz LPT o a la tarjeta madrede la computadora, de igual manera con las senales de salida, en ambos casoscumplio como proteccion y principalmente como aislamiento galvanico entrela computadora y los circuitos electronicos que conforman la electronica decontrol, para este fin se utilizaron fototransistores. La electronica de potenciarepresentada en la figura 1.1 por el rectangulo rojo se encargo principalmentede manejar los actuadores que controlan las cargas por lo que era de esperarque en esta etapa se hicieran las conexiones necesarias con el cableado elec-trico de la vivienda, en esta etapa tambien se necesito aislamiento galvanicoy para ello se utilizo reles. Por ultimo se tienen las cargas y los sensores, lascargas fueron las bombillas, receptaculos, y cargas especiales como motores,calentadores, entre otros. Por otra parte los sensores fueron los sensores infra-rrojos de movimiento, los sensores de luminosidad y los sensores magneticosde alineacion. Con esta vision general del sistema podemos darnos cuenta delalcance que tuvo el proyecto y de las posibilidades de automatizacion que nospuede brindar.

1.1 Objetivos

Objetivo general

Disenar un sistema de control y de automatizacion del sistema electrico deuna vivienda unifamiliar de tal forma que permita la seleccion de horarios defuncionamiento para cargas determinadas.

Objetivos especıficos

Para el desarrollo de este proyecto se establecieron los siguientes objetivos:

• Estudiar la programacion y el control de los puertos LPT de una compu-tadora de escritorio convencional.

• Desarrollar un sistema de control y automatizacion que abarque:

– Permitir el encendido y apagado de las luminarias en su totalidado en forma parcial.

– Permitir el encendido y apagado de receptaculos y otras cargasespeciales como la ducha, la cocina, el aire acondicionado.

– Detectar la presencia de personas en las habitaciones.

– Detectar la apertura y cierre de puertas.

4 1 Introduccion

• Desarrollar un programa con interfaz grafica para la supervision, controly programacion del sistema, que permita:

– Controlar cargas en tiempo real.

– Establecer rutinas de trabajo.

– Visualizar el estado de los sensores y cargas controladas.

• Especificar el equipo y accesorios requeridos.

• Realizar un presupuesto de instalacion.

• Evaluar las ventajas y desventajas que se pueden presentar dado el cam-bio que significa en las rutinas de las personas y labores presentes en ellugar.

1.2 Metodologıa

El proyecto se inicio con una investigacion sobre los sistemas domoticos quese han utilizado a traves del tiempo, como funcionan estos y que tecnicas decomunicacion son utilizadas para estos fines. Se investigo el protocolo X-10,el cual data de los anos 90’s, la investigacion sobre los sistemas domoticosarrojo que el principal componente de todo sistemas domotico es el controla-dor principal, el cual centraliza el control de las cargas de la casa, edificio ocualquier infraestructura que se desee automatizar, siendo el PLC el mas uti-lizado para estos fines. Se investigaron las prestaciones de los diferentes PLC’sconcretamente el PLC logo y S7 200 ambos de la marca Siemens, por ser losutilizados en la escuela de ingenierıa electrica de la Universidad de Costa Ri-ca. Las investigaciones indicaron que la utilizacion de los PLC compromete laflexibilidad del sistema en la adicion de cargas y cambios en la programacionde la logica de control ası como limitaciones en el desarrollo de una interfazgrafica de control, por lo cual se tomo la decision de remplazar el controladorpor un sistema mas versatil conduciendo esto a la sustitucion del PLC por lacomputadora convencional de escritorio, presentando esta importantes venta-jas con respecto al PLC, en el area de posibilidades de creacion del programade control y supervision, facilidad de adicion de cargas y su bajo precio encontraparte al alto precio de un PLC. Una vez se determino el cambio de con-trolador la investigacion se centro en como comunicar la computadora con lascargas, determinandose el puerto LPT como un buen candidato para realizaresta comunicacion, esto por la facil interpretacion que presentan los protocolosde comunicacion de transmision en paralelo. En este punto se inicio una inves-tigacion de metodos de control del puerto paralelo encontrando gran cantidadde informacion en la web, proyectos de control simple de encendido y apagado

1.2. Metodologıa 5

de leds principalmente, conexiones con sistemas openharware como audrino,entre muchos otras aplicaciones, de esta parte de la investigacion se obtu-vieron los requisitos necesarios para poder controlar el puerto paralelo, comolas bibliotecas IO.dll indispensables para que el puerto responda a cualquierprogramacion realizada bajo la plataforma Windows, se realizaron pequenosprogramas de control para probar la funcionalidad del puerto LPT para lograrlos objetivos de proyecto, se probo la escritura y lectura de los bits de entraday salida del puerto, tambien se probo el controlar mas de un puerto a la vez,dando todas las pruebas resultados satisfactorios, el codigo desarrollado paraestas pruebas fue completamente original y servirıa como base en el posteriordesarrollo del programa de control. Seguidamente se inicio la investigacion decomo controlar el encendido y apagado de las cargas ası como la intensidadluminosa de la bombilla, en esta etapa la investigacion se centro en la lumi-nosidad variable de la bombilla pues fue el principal problema encontrado. Seinvestigaron diferentes metodos desde el potenciometro manual ası como sis-temas con audrino, los sistemas que logran cambios de luminosidad de maneraautomatica se basan en controlar la cantidad de energıa que llega a la carga encada ciclo de la onda de la corriente alterna. Un metodo sumamente utilizadoes el modulador de ancho de pulso o PWM, el cual se puede ajustar para quepermita sincronizar un triac que regule la energıa pasante a la carga, el disenodel PWM se realizo de manera original, disenando por separado cada una delas etapas que lo conforman y por ultimo integrandolo. La funcion principal delPWM en este proyecto fue generar una funcion tipo rampa con una frecuenciade 120Hz sincronizada con los cruces por cero de la senal de tension electricaproveniente de la red 120VAC. Cabe senalar que la totalidad de la electronicade control disenada en este proyecto es original y esta fundamentada en losconocimientos, diagramas, dispositivos y circuitos electronicos estudiados enlos cursos de Electronica I, II, III y Circuitos digitales I pertenecientes al plande estudios de la carrera de Ingenierıa Electrica de la Universidad de CostaRica.

Posteriormente se inicio la etapa de comunicacion donde se debio comuni-car la electronica de control con la PC. Aquı se determino el significado de cadauno de los bits del puerto paralelo, ası se garantizo que la electronica de controly el programa de control tuvieran una comunicacion exitosa interpretando deigual manera el significado de los valores numericos que representa el estadode los bits del puerto paralelo. Una vez definido el protocolo de comunicacionse inicio la etapa de comunicacion hombre maquina, se investigaron la posi-bilidades de programacion en Windows y se eligio la programacion en visualbasic para crear programa de escritorio con interfaz grafica que le permitieraal usuario comunicarse con el sistema, se busco un lenguaje de alto nivel quepermitiera realizar funciones complejas de manera sencilla, estas cualidadesse encontraron en el lenguaje visual basic, otros lenguajes que se tomaron en

6 1 Introduccion

consideracion fueron C++ y C♯.De aquı en adelante el proyecto se centro en el desarrollo del codigo que

permitiera al usuario realizar las tares descritas en los objetivos del proyecto,para poder generar eventos en tiempo futuro se debio almacenar datos para queel programa pueda consultarlos a fin de saber si debe realizar alguna accion, enla etapa de pruebas se utilizaron archivos .txt para estos fines, sin embargo sedecidio luego incorporar una base de datos al programa de control, ya que los.txt presentan muchas limitaciones a la hora de manipularlos en contraste conuna base de datos que maneja tablas relacionadas entre sı. De esta manera sediseno un codigo que guardara y leyera los eventos de la base de datos lo quepermitio crear cierta independencia entre el programa de control, y los datosalmacenados, esto quiere decir que cada uno de ellos puede ser remplazado poralgun metodo mejorado sin incurrir en grandes cambios en la programacion oen la estructura de la base de datos, lo que amplıa la flexibilidad del sistema.Una vez disenado la totalidad del sistema se realizaron pruebas programandoeventos futuros y en tiempo real, tambien se probo el sensado del estado delos sensores tambien en tiempo real, luego se monitorizaron los estados de laelectronica de control para comprobar el cambio en el estado de las cargas,dando en todos los casos resultados positivos o satisfactorios.

2 Marco Teorico

La automatizacion del sistema electrico de una vivienda, conlleva con ello co-nocimiento teorico necesario para poder comprender como se produce el flujode informacion desde los sensores encargados de recolectar datos del medioambiente por ejemplo nivel de luminosidad de una habitacion o la presenciade personas dentro de una zona especıfica, estos datos se pasaron luego por elcerebro en este caso en concreto la PC quien se encargo de enviar las ordenes alos actuadores que apagan o prenden las cargas como un receptaculo o variarel nivel de la intensidad de la bombilla electrica, es importante saber que va-riables se desean controlar y como controlarlas, por lo tanto se hace necesarioentrar brevemente en el tema de control automatico de sistemas, si bien escierto el control automatico en si no abarca en su totalidad la automatizacion,sus conceptos basicos son esenciales para nuestros objetivos. “De manera re-sumida, dado un cierto sistema, la resolucion del problema de control consisteen la determinacion de las entradas y de sus valores mas apropiados, con ob-jeto de que su comportamiento se ajuste a unas pautas prefijadas, omitiendola intervencion humana.” (Lacruz, 2005)

2.1 Teorıa del Control Automatico

El control automatico de sistemas es algo tan cotidiano que generalmente lopasamos por alto, esta en todas partes por ejemplo en los centros comercia-les, oficinas, hogares entre otros y no solo en el ambito industrial como sesuele pensar, imaginemos algo tan cotidiano como un automovil, este debemantener una cierta temperatura del motor sin que llegue a ser extrema; porla constitucion de un motor de combustion interna este sube su temperaturaconstantemente por lo que surge la necesidad de enfriarlo, pero no se de-be enfriar en extremo debe permanecer dentro de ciertos valores deseados yprobados por el fabricante, entonces ¿como se logra este objetivo?, ¿como semantiene la temperatura del motor dentro de un rango deseado?, pues con elcontrol automatico, para resolver este problemas los ingenieros disenaron unsistema que sensa la temperatura del motor y si esta por encima de un cier-to valor establecido los abanicos se encienden y generan un flujo de aire queenfriara el motor hasta alcanzar un valor mınimo de temperatura donde losventiladores se apagaran de nuevo, y permitiran que la temperatura se elevenuevamente, ası se mantiene este ciclo de control automatico sı que el conduc-tor tan siquiera se de cuenta, ademas de estos el automovil tambien lleva otra

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8 2 Marco Teorico

Figura 2.1: Regulador centrıfugo de Watt.

Fuente: (Routledge, 1900)

variedad de sistemas de ingenierıa que permiten su correcto funcionamientoy regulacion de temperatura, no solo con los ventiladores, pero estos jueganun papel importantısimo en este sistema, otro ejemplo tıpico son las puertasde los bancos que por ejemplo al sensar la presencia de una persona se abren,otro ejemplo para comprender mejor el concepto son los grifos de agua en loscentros comerciales, que al sensar las manos de las personas se activan, mismoprincipio que el de los secadores de manos, estos son ejemplos cotidianos perono siempre fue tan simple, detras de estos sencillos mecanismo existe una largay densa teorıa de control que tomo anos de desarrollo.

2.2 Breve resena historia del control automatico

El control automatico se remonta al siglo XVIII, cuando James Watt logradesarrollar un lazo de control para gobernar la velocidad de su maquina devapor, por medio del sensor de bolas giratorias, de esta manera al funcionar lamaquina de vapor a velocidades desmedidas el controlar centrifugo o de bolasgiratorias giraba tambien haciendo que las bolas se alejaran del eje de rotacionpor la fuerza centrıpeta lo que activaba un freno que disminuıa la velocidadde la maquina de vapor haciendo a su vez que el controlador centrifugo dis-

2.2. Breve resena historia del control automatico 9

minuyera su velocidad de rotacion y liberara de nuevo el freno. A partir deaquı se desencadeno la necesidad de automatizar los procesos y mecanismosmanuales, gracias a la Revolucion Industrial que exigıa la produccion masivade bienes, en donde grandes maquinas empezaron a sustituir al factor humanoy a realizar las tareas que anteriormente fueron realizadas por artesanos. Apesar de esto no se da un desarrollo acelerado del control automatico hasta1940, sino mas bien se da un extenso estudio de la teorıa detras del controlautomatico.

En todo sistema de control automatico sea complejo o simple, industrial ono, primero se debe tener claro que se desea controlar y como hacerlo, es endonde se ve la necesidad de definir claramente algunos conceptos pertenecien-tes a la teorıa del control automatico.

Variables controladas

Son aquellas condiciones que se desean controlar, mantener dentro de un ran-go o darle un valor especifico, esta puede ser cualquier cosa dependiendo delsistema a controlar, por ejemplo una variable controlada puede ser la tempe-ratura, un flujo de aire o agua, la luminosidad, el nivel de agua de un tanque,entre otros.

Valor deseado

Es el valor al cual se desea llevar la variable controlada, por ejemplo si sedesea controlar el llenado de una piscina el valor deseado sera un nivel deagua adecuado para que la piscina no se desborde, otro caso es si queremoscontrolar un horno el valor deseado de temperatura puede ser por ejemplo100C.

Variable manipulada

Son variables asociadas a las variables controladas, y por medio de la mani-pulacion de las mismas, se busca llevar a la variable controlada a alcanzar elvalor deseado. Retomando el ejemplo de la piscina, si se desea controlar elnivel de agua de la misma, entonces el nivel de agua de la piscina se convierteen la variable controlada, luego se define el valor deseado al cual se desea llevardicha variable, por ejemplo un metro a partir del nivel del suelo de la piscina,por ultimo se debe pensar como se va a lograr esto, es aquı donde entra enjuego la variable manipulada, que en este caso puede ser el flujo de agua dela tuberıa que llena la piscina, ya que manipulando el flujo de agua se puedellevar el nivel de agua de la piscina a su valor deseado.

10 2 Marco Teorico

Perturbaciones

Son entradas al proceso sobre las cuales no se tiene control, pero se debentomar en cuenta ya que las mismas tienden a alejar a la variable controladade su valor deseado. Continuando con el mismo ejemplo si la piscina tienefiltraciones estas van a alejar el nivel de agua del valor que se desea ya quela piscina perderıa nivel, por lo que manipulando el flujo de agua se deberallevar de nuevo este nivel al valor deseado, la lluvia seria otro buen ejemplode perturbaciones en nuestro sistema en este caso se deberıa de tener controltambien sobre un drenaje por si el nivel de agua sobrepasa el nivel deseado,en este caso el sistema debera ser capaz de detener el flujo de agua, abrirel drenaje y una vez el nivel este por debajo del valor deseado permitir unflujo de agua adecuado que nos acerque al nivel de agua que se desea tenga lapiscina. Con estos ejemplos debemos de ser capaces de percibir la importanciaque representa la identificacion de las variables antes citadas a la hora deautomatizar cualquier sistema que deseemos.

2.3 El control realimentado o control de lazocerrado

Un control realimentado o de lazo cerrado es aquel en el cual se da una lecturaconstante de la variable controlada y se compara con el valor deseado, ladiferencia entre las variables es idealmente cero, por lo cual si esta comparaciones distinta de cero se debe actuar sobre la variable manipulada con el objetivode llevar la diferencia entre la variable controlada y el valor deseado a cero. Porotra parte un control de lazo abierto es aquel donde no se hace comparacionalguna entre el valor deseado y la variable controlada por ello el valor de lavariable controlada podrıa variar del valor deseado, por ejemplo un horno quesimplemente cocine el pan por 15 minutos, sin importar si quedo crudo este esun control automatico pues se programo para que se detuviera en 15 minutossin la intervencion humana, sin embargo en contraparte podemos tener unhorno que sense que tan cocinado esta el pan y determine si necesita mascoccion, en este caso cuando el horno se apague esta garantizado que el panesta listo, este segundo horno posee control realimentado y evidentementepresenta mas beneficios que el primero.

El control realimentado puede ser manual o automatico, por ejemplo enun control realimentado manual, un operador humano observa por medio desus sentidos el valor real de la variable controlada, luego la compara con elvalor deseado y tomara la decision de que debe hacer, si se debe actuar sobrela variable manipulada o no, el operador realiza la funcion del lazo de reali-mentacion. En el control realimentado automatico se sigue el mismo proceso

2.4. Sensores 11

Figura 2.2: Control Realimentado.


solo que el operador no sera humano sino mas bien un equipo de control, elcual sensara la variable controlada a traves de un sensor este sera transmitidomediante un transmisor al equipo de control el cual por medio de un algoritmode control realizara la comparacion y tomara la decision de como debe actuarsobre la variable manipulada.

Un proceso de control realimentado clasico se muestra en la figura 2.2. Conla figura 2.2 es mas facil entender como funciona el control realimentado, en elpunto 1 se sensa el valor real de la variable controlada, ya sea por medio de unsensor o por los sentidos del operador (Observacion, tacto, entre otros), en elpunto 2 se compara este valor sensado con el valor deseado y en el punto 3 seactua sobre la variable manipulada, para corregir el valor de la variable con-trolada. Note que no se hace nada sobre las perturbaciones y que estas estancontempladas cuando se sensa el valor real de la variable controlada; un siste-ma de control realimentado siempre sera mejor que uno de lazo abierto. “. . .el cuerpo humano es un sistema de control realimentado muy avanzado. . . .larealimentacion realiza una funcion vital: hace que el cuerpo humano sea rela-tivamente insensible a las perturbaciones externas, permitiendo que funcioneadecuadamente en un entorno cambiante.” (Ogata, 2003)

2.4 Sensores

Un sensor es un dispositivo con la capacidad de medir magnitudes fısicas,gracias a que estas magnitudes generan un cambio en las caracterısticas del

12 2 Marco Teorico

sensor, para que esta medicion pueda ser interpretada por algun otro dispo-sitivo, de esta forma si notamos un cambio en las caracterısticas de nuestrosensor es porque la variable que estamos sensando con dicho dispositivo estacambiando, por ello los sensores son parte esencial en el control automatico yaque nos permiten monitorear el comportamiento de la variable controlada. Ala hora de seleccionar un sensor para nuestro sistema controlado es importantetomar en cuenta ciertas caracterısticas propias del sensor, estas caracterısti-cas son las que nos indicaran si nuestro sensor trabajara de manera eficienteo si debemos buscar otra alternativa, como por ejemplo, si deseamos medirtemperaturas muy altas necesitaremos un sensor no solo capaz de resistirlas,tambien debera ser capaz de sensar los cambios que se den en ellas, por esto al-go esencial en un sensor es su rango de medicion, ası como otras caracterısticaspropias de cada sensor, entre las que mas nos interesan se encuentran:

• Rango: Diferencia entre el valor maximo y mınimo que el sensor puedeleer.

• Resolucion: Mınima variacion de la variable de entrada que se ve reflejadacon un cambio en la salida.

• Sensibilidad: Es la relacion que existe entre las variaciones que se pre-sentan en la magnitud de la variable de entrada y la variable de salidadel sensor.

• Precision: Es el error maximo de medida que se espera del sensor.

• Relacion entrada salida: Esta relacion es de suma importancia ya quenos indica de manera se ven reflejados en la salida, los cambios que sepresentan en la entrada, esto ya que no todos los sensores son lineales.

Existen otras caracterısticas de los sensores como lo son offset, rapidez,exactitud, saturacion, entre otras, sin embargo para efectos de nuestro proyectolas explicadas anteriormente son las mas relevantes.

2.5 Actuadores

Los actuadores son los encargados de concretar las ordenes de decision tomadaspor el controlador en un proceso automatizado, los actuadores son controla-dos por fluidos, electricidad y gases, estos son capaces de generar una fuerzausada comunmente para provocar la apertura o cierre de valvulas o mas ge-neralmente para tratar de llevar mediante cambios en la variable manipuladala variable controlada a su valor deseado. Un actuador es por ejemplo unavalvula modulada, controlada por una corriente electrica, esta valvula abrira

2.6. Domotica 13

o cerrara para ası controlar el flujo segun le indique el controlador del proceso.Los actuadores se dividen en:

• Hidraulicos: Estos son controlados por fluidos, estos son los mas anti-guos, se emplean cuando se necesita potencia sin embrago son de costosomantenimiento y requieren mucho equipo para el suministro de energıa.

• Neumaticos: Son de funcionamiento similar a los hidraulicos pero traba-jan con aire comprimido para generar la fuerza necesaria, estos se usanpara posicionamientos simples, sus aplicaciones son limitadas desde elpunto de vista de la precision, estos al igual que los hidraulicos son decostoso mantenimiento.

• Electricos: Los actuadores electricos presentan mayor precision con res-pecto a los anteriores, ademas de ser mas simple requieren menos man-tenimiento y se utilizan mucho es aparatos mecatronicos. “ Mecatronicaes la aplicacion de la mecanica, electronica, computacion y sistemas decontrol para mejorar productos y procesos.” (Bagad, 2008)

2.6 Domotica

La domotica se refiere a la integracion de tecnologıas y equipo de comunica-cion, electronico, mecanico, entre otros, al hogar cotidiano con el fin de hacermas apacible la vida para los habitantes de dichas vivienda, sin embargo elconcepto de domotica va aun mas alla, se consideran que para que un sistemassea estrictamente domotico sus sistemas deben interactuar, esto se refiere aque la incorporacion de una television inteligente, sistema de riego, sistemade vigilancia, refrigerador inteligente no significa domotizacion, la domoticase refiera a sistemas que interactuan y toman decisiones basados en consignasprevias establecidas en un sistema de control que generalmente se desea cen-tralizado, haciendo que la interaccion humana en labores cotidianas especificasno sea necesaria, por ejemplo el levantar y bajar las persianas, apagar la cale-faccion, disminuir o aumentar la iluminacion, cerrar las puertas al desalojar elrecinto, entre muchas otras posibilidades. En sus inicios la domotizacion se de-limitaba unicamente a edificios y se centralizaba generalmente en la regulacionde la temperatura ambiente, no fue sino hasta la decada de los 90´s cuando seinicio la busqueda del hogar inteligente, principalmente en los Estados Unidosen donde se empezo a utilizar cableado estructurado para poseer terminalesde conexion en toda la casa donde se pudieran conectar los ordenadores per-sonales que se encontraban en gran crecimiento y desarrollo en esta epoca,dispositivos de voz, control y seguridad, sin embargo este concepto de hogarinteligente no se hace muy familiar en Centroamerica, evidentemente por los

14 2 Marco Teorico

altos costos que con lleva su puesta en marcha, pero si se adoptaron algunosconceptos mınimos como los video porteros, portones automaticos, calefacciono mas bien en el caso de Centroamerica aire acondicionado principalmente pa-ra el enfriamiento, otros conceptos adoptados mas recientemente han sido lasluces que se encienden solamente en ausencia de luz. A traves de los anosse han utilizados varias tecnicas para el desarrollo de la domotica siendo lamas antigua el protocolo X-10 que utiliza las lıneas de corriente alterna dela casa para la transmision de informacion, la profundizacion en este tipo detecnologıas y como han evolucionado se sale de los objetivos del presente in-forme por lo que no se estudiaran aquı. Actualmente la era tecnologica y el usomasivo del internet y redes telefonicas ha hecho posible que se utilicen estasnuevas tecnologıas aplicadas a la domotica, se han adoptado tambien muchosconceptos de los procesos de automatizacion industrial, como por ejemplo eluso de los controladores logicos programables (de ahora en adelante conocidocomo PLC por sus siglas en ingles Programmable Logic Controller), el cual seusa generalmente para el control centralizado de los elementos que se deseanautomatizar.

2.7 El controlador Logico Programable en ladomotica

Un controlador logico programable es un equipo electronico, que posse un mi-croprocesador, en su mayorıa son modulares, esto quiere decir que a un PLCse pueden adicionar modulos que amplien la cantidad de salidas o entradasque posee el mismo, para su programacion se usan generalmente lenguajescomo el escalera, diagrama de contactos, diagrama de bloques, estos son len-guajes visuales de alto nivel, tambien se suelen utilizar lenguajes de bajo nivelcomo los de listas de instrucciones, conocidos como AWL por sus siglas enaleman“Anweisungs-Liste”, lenguajes de bajo nivel como ensamblador o el len-guaje maquina no suelen utilizarse para la programacion de los controladoreslogicos, los PLC se utilizan generalmente para controlar procesos en tiemporeal y en ambiente industrial. Un PLC es realmente amigable para su confi-guracion y adaptacion a sistemas por lo que es muy utilizado y preferido anteotros sistemas de control. El esquema de un proceso controlado por un PLCes identico al de la figura 2.2, en donde el equipo de control seria el PLC, losautomatas programables pueden variar unos de otro, y presentan diferentesprestaciones, velocidad y capacidad de procesamiento, se usan principalmenteen aplicaciones industriales sin embargo se han introducido a la domotica, elprincipal inconveniente es su precio ya que si se desea un PLC de altas ca-pacidades con entradas y salidas analogicas su costo se eleva mucho, al sermodulares presentan la ventaja que se pueden agregar modulos de entrada

2.8. Areas de aplicacion domestica del control automatico 15

y salida adicionales sin hacer modificaciones significativas a los sistemas decontrol, en lo que ha este proyecto respecta el PLC se ha sustituido por laPC, pues el objetivo es trabajar con un sistema lo mas amigable y economicoposible, entre los PLC mas economicos se encuentra el LOGO de Siemens, olos S7 de Siemens, sin embargo el control automatico mediante PLC requiereconocimiento exhaustivo acerca del funcionamiento y programacion del PLC,por lo tanto si se desea automatizar un sistemas mediante un PLC se debede conocer a fondo las caracterısticas del mismo y conocer los lenguajes deprogramacion que en los que se puede programar el PLC, en el sistemas desa-rrollado en este proyecto se sustituye el PLC para lograr estandarizar mas laprogramacion del sistemas de control, ya que al saber como se controlan lascargas el lector puede hacer uso del lenguaje de programacion que mejor leparezca si desea desarrollar su propio interfaz de control, ademas la PC per-mite crear una interfaz grafica a placer mientras que el PLC si bien permite laincorporacion de interfaces graficos por medio de la adicion de modulos, estasinterfaces no son configurables, por lo que generalmente se necesita softwareadicional para el monitoreo del estado de un PLC. El tema del PLC es muyamplio, existen cursos dedicados a ensenar su uso y funcionamientos, el lectordebe tener claro que el uso del PLC generalmente se da en procesos industria-les y a mayor precision requerida, se hara necesario un mejor procesamientoy exactitud por parte del PLC, por lo que la eleccion del mismo no se puedetomar la ligera. Al sustituir el PLC por la PC nos garantizamos que podemosutilizar cualquier PC de escritorio convencional sin requerir equipo especıficocomo si lo hace un PLC, las especificaciones de equipo necesario y las capa-cidades mınimas de la PC de control del sistema se especifican en la seccionCap 4. Requerimentos y presupuesto para la implementacion del proyecto

2.8 Areas de aplicacion domestica del controlautomatico

Dentro de la domotica podemos establecer ciertas areas de aplicacion en lasque nos interesa tener control, por ejemplo seguridad o confort, a continuacionse enumeran las principales areas en las que se busca este tipo de control au-tomatico, ası como sus aplicaciones especıficas por cada area, las areas citadasse basan en el sistema que se diseno en este proyecto.

Seguridad

Dentro de las aplicaciones que se desarrollaron en este proyecto enfocadas alas seguridad estan el censado de apertura de puertas y ventanas, generandoalarmas en el sistema al abrir puertas o ventanas, tambien se incorporo la

16 2 Marco Teorico

Figura 2.3: Modulo basico PLC Logo de Siemens.

Fuente: (http://www.automation.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/en/logic-module-logo/pages/default.aspx,2013)

Figura 2.4: Modulo basico PLC S7 200 de Siemens.

Fuente (http://www.automation.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/en/simatic-s7-controller/s7-200/pages/default.aspx,2013)

2.9. Sensores utilizados en el sistema desarrollado 17

simulacion de presencia que consiste en el encendido secuencial de luces si-mulando la trayectoria de una persona, el modulo de control podra soportarotras aplicaciones como alarmas de humo, escape de gas, entre otros, para ellose hace necesario realizar ajustes de electronica de control dependiendo delsensor a utilizar estos cambios quedan a discrecion del lector.

Confort

Esta es una area que generalmente se requiere que sea muy amigable con elusuario final pues se desea que este se sienta comodo no solo con el controllogrado si no tambien con su manipulacion y programacion, entre las aplica-ciones estan el control de intensidad luminosa basado en la cantidad de luzdel recinto o recintos esto quiere decir que un dıa soleado el sistema es capazde disminuir la luminosidad de las bombillas electricas y en un dıa nubladoaumentara esta luminosidad, otro punto importante es el control de receptacu-los, con ello se pueden lograr muchas aplicaciones como el control parental yaque se puede elegir en que horarios esta disponible la corriente electrica en elreceptaculo “x” de esta manera controlar la carga conectada, como podrıa serun televisor, un equipo de sonido, una computadora, electrodomesticos, entreotros.

Ahorro energetico

Este es un punto de suma importancia y de mucho cuidado ya que se puededesear un ahorro energetico pero se debe tener en cuenta que la incorporacionde cualquier sistema domotico necesitara un alimentacion electrica para fun-cionar por lo tanto se debe buscar el ahorro inclinandose al control eficiente delas cargas por ejemplo controlando el horarios de funcionamiento de las cargasde alto consumo, como puede ser la ducha, se puede programar su funciona-miento solamente en la manana por ejemplo de 5:00a.m a 7:00p.m, o el lavadode la ropa o riego del jardın en horas de tarifas reducida, la desconexion decargas de baja prioridad en horas de consumo pico, apagado de luces cuandono hay nadie en la casa, todas estas medidas pueden ayudar al reducir el con-sumo electrico de una vivienda, sin la necesidad de recurrir a la sustitucion delas aparatos electricos comunes por aparatos de bajo consumo.

2.9 Sensores utilizados en el sistema desarrollado

Como se menciono anteriormente en todo sistemas de control automatico esnecesario la utilizacion de sensores y actuadores, en nuestro caso particularpara lograr los objetivos del proyecto se utilizaron tres tipos de sensores, unsensor de luminosidad para la regulacion de la intensidad de luz, un sensor

18 2 Marco Teorico

Figura 2.5: Sensor de luminosidad TSL230.

(elaboracion propia, 2013)

magnetico para saber si las puertas o ventanas estan abiertas y un sensorde movimiento para saber si hay personas en las habitaciones, por lo que seexplicara brevemente el funcionamiento de estos tres tipos particulares de sen-sores, tambien se explicara como funciona la electronica de control y potenciadestinada a cumplir el papel de actuadores del sistemas que se diseno.

Sensor de Luminosidad

Un sensor de luminosidad transforma una intensidad de luz en una senal elec-trica, esta senal electrica puede ser una corriente, un voltaje, una frecuencia,entre otros. Esto generalmente depende del circuito que se disene para sensarla luminosidad, por ejemplo un sensor de luminosidad muy simple es la foto-rresistencia, en la cual su resistencia es dependiente de la cantidad de luz quereciba, por tanto se puede disenar un circuito que brinde una senal de salidaa conveniencia, el diseno de este circuito no nos compete por lo que se selec-ciono un sensor de luminosidad que ya posee esta etapa por lo que solamentese debio de manipular las senales que los sensores brindan, incluyendolas enprogramas que las manipulen adecuadamente para lograr los objetivos que sepropusieron, por ello se hace necesario saber de que manera brinda la informa-cion el sensor para manipularla adecuadamente. Para la luminosidad se usoun TSL230, el cual da una frecuencia en su salida que es directamente pro-porcional a la cantidad de luz ambiente, por ello es perfecto para el presenteproyecto ya que se pueden tomar decisiones basados en la frecuencia que ge-nera el sensor. Cuando se usa un TSL230 se puede seleccionar su sensibilidad,ası como un divisor para la frecuencia de salida, por medio de sus patillas.

El TSL230 no es un sensor como tal, pero si incorpora uno es su circuito,

2.9. Sensores utilizados en el sistema desarrollado 19

Cuadro 2.1: Seleccion de sensibilidad TSL230


S1 S0 Sensitivity

L L PowerDown

L H 1xH L 10xH H 100x

Cuadro 2.2: Divisor de frecuencia de salida TSL230


S1 S0 foScaling(divide− by)

L L 1L H 2H L 10H H 100

Figura 2.6: Diagrama de Bloques TSL230.

Fuente: (datasheet TSL230)

como se menciono antes los sensores llevan electronica de por medio para poderinterpretar la senal sensada, el TSL230 ya posee esta electronica necesaria parainterpretar la cantidad de luz como frecuencias, en el diagrama de bloque sepuede apreciar estas dos etapas claramente, sensor y electronica.

No se profundizara en el funcionamiento interno del TSL230 ya que se salede los objetivos de este proyecto.

Sensor de Movimiento PIR

El sensor PIR (Passive Infra Red) es un dispositivo piroelectrico, “...el efectopiroelectrico se trata de la aparicion de cargas superficiales en una direccion

20 2 Marco Teorico

Figura 2.7: Circuito sensor de movimiento PIR.

Fuente: (http://www.arduino.cc/es old/Tutoriales/PIR,2013)

determinada cuando el material experimenta un cambio de temperatura, es-tas cargas son debidas al cambio de su polarizacion espontanea al variar sutemperatura.” (Areny, 2003) Este mide cambios en los niveles de radiacioninfrarroja emitida por los objetos a su alrededor a una distancia maxima de6 metros. Como respuesta al movimiento el sensor cambia el nivel logico deun pin, por lo cual, su uso es extremadamente simple. Los dispositivos piroe-lectricos, como el PIR poseen elementos fabricados de un material cristalinoque genera una carga electrica cuando se expone a la radiacion infrarroja. Loscambios en la cantidad de radiacion producen cambios de voltaje los cualesson medidos por un amplificador. Cuando las senales infrarrojas del ambientedonde se encuentra el sensor cambian rapidamente, el amplificador activa lasalida para indicar movimiento. Esta salida permanece activa durante algunossegundos, por lo cual se sabe que existen personas o mas generalmente quehay movimiento en las cercanıas del sensor.

Con H y L se puede decidir si se desea que al encontrar movimiento segenere un ”0” o un “1” logico en Pulso, segun sea conveniente.

Sensor Magnetico de alineacion

Un sensor magnetico como su nombre lo dice es un sensor que trabaja conlos cambios en su campo magnetico, la mayorıa de los sensores de este tipotrabajan aprovechando el “efecto hall” (para mayor conocimiento del efectoHall, ver anexo A.1), su principio de funcionamiento es el siguiente, si se generaun campo magnetico con una corriente electrica este estara expuesto a cambiospor la cercanıa de objetos metalicos y de propiedades magneticas, fısicamenteestos sensores constan de dos partes una que genera el campo magnetico yotra que lo afecta, de esta forma cuando ambas piezas se encuentran proximas,

2.10. Electronica de control y electronica de potencia 21

Figura 2.8: Sensor de Movimiento infrarrojo (PIR).

Fuente(http://www.arduino.cc/es old/Tutoriales/PIR,2013)

Figura 2.9: Sensor Magnetico de alineacion para empotrar.

Fuente: (http://www.opera-italy.com/espanol/accesorios/sensores alineacion puertas.html,2013)

alineadas una sobre la otra el campo magnetico es diferente o se altera al alejaro desalinear la piezas, de esta forma se dara cuenta por ejemplo si la puertadonde se encuentra dicho sensor, esta abierta o se encuentra cerrada.

2.10 Electronica de control y electronica depotencia

El aislamiento Galvanico

Otro punto que se debe tener en cuenta en nuestro circuito es el aislamientogalvanico, la separacion galvanica es el principio de aislar secciones funciona-les de los sistemas electricos con el fin de que no haya flujo de corriente deun sistema a otro en ninguna direccion, la energıa o la informacion que de-be transmitirse entre los sistemas se intercambia entre las secciones por otros

22 2 Marco Teorico

Figura 2.10: Sensor Magnetico de alineacion para sobreponer.

Fuente: (http://www.opera-italy.com/espanol/accesorios/sensoresalineacionpuertas.html, 2013)

Figura 2.11: Optoacople.


medios, como por ejemplo, la capacitancia, la induccion, las ondas electro-magneticas, medios opticos, entre otros. La separacion galvanica se utiliza ensituaciones en que dos o mas circuitos electricos deberan comunicarse entre sı,pero por razones de construccion y funcionamiento deben trabajar a diferentespotenciales.

En nuestro caso se necesito aislar la etapa de control electrico que trabajacon una tension no mayor a los 24V DC, de la etapa de 110V AC, para ellose utilizo optoaclopes que permitira aislar la senal de los pulsos de disparode la etapa de potencia, la informacion necesaria sera transmitida a la etapade potencia por medio de luz, segun se muestra en la siguiente figura 2.11El optoacople brinda una gran resistencia entre la entrada y la salida lo queaısla el circuito conectado a su entrada del circuito en su salida, aunque logratransmitir por medio de luz infrarroja una senal en su salida que sera igual ala de su entrada.

Otro elemento de suma importancia que se utilizo en el proyecto es el releelectromagnetico de un solo polo que brinda aislamiento galvanico y transmitela informacion por medio de ondas electromagneticas, su funcionamiento es


Figura 2.12: Rele electromagnetico.


sumamente basico y esta disenado simplemente para generar un “1” o un “0”logicos, o dicho mas especıficamente para los objetivos de este proyecto losrele conectan o desconectan cargas.

Electronica de control

Cuando se habla de electronica de control se refiere a aquella necesaria parainterpretar las senales provenientes de la PC y comunicarlas con la electronicade potencia, la electronica de control trabaja a bajos voltajes y esta com-puesta de los multiplexadores, optoacoples, reles de bajo voltaje, resistencia,capacitores, transistores y demas elementos semiconductores necesarios paraadecuar las senales que salen y entra a la PC, entre los principales elementosque se utilizaron en el proyecto estan:

El Latch transparente de 8 bits

El integrado DM74LS373 es un Latch transparente de 8 bits y su funcion con-siste en leer el estado de sus 8 entradas y transmitirlo de manera transparentea sus 8 salidas, esto con la condicion de que su patilla enable este en estado“1” logico, si la patilla enable esta en “0” logico las 8 salidas del latch perma-neceran en el estado antes de que la senal de control bajara a “0”, por lo quefunciona como memoria para recordar estado de bits. El cuadro 2.3 muestra latable de funciones del latch transparente DM74L373. Tambien tiene la patillade salida de control que al ser llevada a“1” pone las salidas de latch en tercerestado Z o alta impedancia.

24 2 Marco Teorico

Cuadro 2.3: Tabla de funciones.

Output control Enable G D Output

L H H H

L H L L

L L X Qo

H X X Z

Cuadro 2.4: Seleccion de Salida Selector de Datos de 16 entradas.

Fuente: (elaboracion propia, 2013)Inputs Outputs

Strobe D C B A

L L L L L E0L L L L H E1L L L H L E2L L L H H E3L L H L L E4L L H L H E5L L H H L E6L L H H H E7L H L L L E8L H L L H E9L H L H L ¯E10L H L H H ¯E11L H H L L ¯E12L H H L H ¯E13L H H H L ¯E14L H H H H ¯E15

H X X X X H

El Multiplexor Digital o Selector de Datos

El multiplexor digital es un dispositivo que permite seleccionar entre n senalesde entrada, para ser transmitida en una unica salida, de ahı que es llamadoselector de datos, en el casod particular de un selector de 16 entradas setendran 4 bits de control que indicaran cual de las entradas sera transmitida ala salida, el cuadro 2.4 muestra la tabla de seleccion del multiplexor DM74150.

La entrada Strobe sirve para poner en “1” logico la salida del selector dedatos, sin importar que las entradas de control cambien.


Cuadro 2.5: Seleccion de Salida Demultiplexor de 2 a 4.

Fuente: (elaboracion propia, 2013)Bits de Seleccion Salida habilitada

Bit0 Bit1 Outn

L L 0L H 1H L 2H H 3

El Demultiplexor Digital

El demultiplexor es un circuito destinado a transmitir una senal binaria uncanal de salida determinado, esto es que el demultiplexor tendra una unicaentrada de datos y varias salidas pero la informacion de entrada sera transmi-tida unicamente a una de estas salidas, esto mediante selectores binarios asıpor ejemplo un demultiplexor de cuatro salidas tendra dos bits de seleccion.

Entonces segun lo anterior si se desea 16 posibles salidas seleccionablesse necesitaran 4 bits de seleccion, estos bits son llamados senal de control ygeneralmente este tipo de demultiplexores tambien tienen una patilla “enable”que indica cuando habilitar la transmision de la senal de entrada a la salida.Tomamos el demultiplexor SN54HC4514 de Texas Instruments como ejemplo.

Del cuadro 2.6 se puede leer que este multiplexor posee la patilla LE queindica cuando se transmite un “1” logico a la salida seleccionada, las patillasA,B,C,D son los 4 bits de seleccion, G sirve para poner todas las salidas enbajo “0”.

Modulacion por ancho de pulso (PWM)

Cuando se hablo de la teorıa de control automatico se senalo la importanciade identificar ciertas variables implicadas en el proceso de control, entre ellasla variable controlada y la variable manipulada, en este apartado se explicarael metodo de manipulacion que se hara sobre la variable manipulada parallevar la variable controlada al valor deseado, en este caso especıfico la variablecontrolada es la intensidad luminosa de la bombilla y se llevara a un valordeseado regulando la energıa que consume la misma, y para dicho objetivose uso un PWM. La modulacion por ancho de pulsos de una senal o fuentede energıa es una tecnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de unasenal periodica, ya sea para transmitir informacion a traves de un canal decomunicaciones o para controlar la cantidad de energıa que se envıa a unacarga. El ciclo de trabajo de una senal periodica es una relacion entre el tiempo

26 2 Marco Teorico

Cuadro 2.6: Seleccion de Salida Demultiplexor de 4 a 16.

Fuente: (elaboracion propia, 2013)Inputs Output Selected Outputs

LE G D C B A

H L L L L L 0H L L L L H 1H L L L H L 2H L L L H H 3H L L H L L 4H L L H L H 5 Selected

H L L H H L 6 Output = H

H L L H H H 7 All others = LH L H L L L 8H L H L L H 9H L H L H L 10H L H L H H 11H L H H L L 12H L H H L H 13H L H H H L 14H L H H H H 15

X H X X X X All = L

L L X X X X All output remain in stateexisting before LE ↓

en alto y el tiempo en bajo de la senal en un periodo, matematicamente sepuede expresar como sigue:

D =Ta

T(2.1)

donde D es el ciclo de trabajo, Ta el tiempo en alto en un periodo y T es elperiodo de la senal.

Su funcionamiento se rige por un comparador de dos entradas y una salida,una entrada se conecta a una senal diente de sierra y la otra a una senalDC que idealmente se encontrara en un valor de tension de 0V a AV dondeA es la amplitud de la senal diente de sierra, en la salida del comparadortendremos una senal cuadrada de frecuencia igual a la senal diente de sierray con ciclo de trabajo que dependera de la comparacion realizada, ya queel comparador tendra un “1” en su salida mientras la senal DC sea mayora la de dientes de sierra y “0” mientras sea menor, esto dependiendo de la


Figura 2.13: Entradas y salida del comparador del PWM.


configuracion del comparador ya que podemos invertir los estado. Cabe senalarque la comparacion se puede realizar con otra senal diferente a la DC, peropara nuestro proyecto nos entereza particularmente este caso.

Ahora bien la senal cuadrada que se observa en la figura 2.13, debe pa-sar por una etapa adicional antes de que la podamos conectar a la etapa depotencia, sin embargo se entrara primero en el tema de la electronica de po-tencia esto para un mayor entendimiento de la funcion de la etapa que une laelectronica de potencia con la electronica de control.

Electronica de Potencia

La electronica de potencia se refiere a la manipulacion de la energıa electrica,a la transformacion y adaptacion de la misma para alimentar maquinas oequipo que lo requieran, para nuestro caso aprovecharemos una senal de pulsospara alimentar de manera controlada una bombilla electrica de tal forma quepodamos variar su luminosidad, para ello se utilizara un Triac,“El triac es unelemento semiconductor de tres electrodos, uno de los cuales es de mando, (lapuerta o gate) y los otros son los principales de conduccion.” (Litlen, 1986) elcual es ideal para circuitos de corriente alterna ya que permite el paso de estaen dos direcciones, su funcion primordial es regular la energıa que fluye haciauna carga, posee tres terminales Anodo 1, Anodo 2 y Gate o compuerta, latension entre la compuerta Gate y el Anodo 1 controla el paso de corriente

28 2 Marco Teorico

Figura 2.14: Diagrama electrico del Triac.


cuando esta tension es suficiente el Triac conduce y deja pasar corriente a lacarga.

De esta manera si conectamos a la compuerta G del Triac un senal depulsos, regularemos el nivel de energıa que este elemento deja pasar a la cargapues el Triac conducira solamente cuando se de un pulso de disparo en supatilla G, sin embargo pulsos al azar o aun ası pulsos periodicos sin saber enque punto de la onda sinusoidal de tension de la red estan siendo aplicadoslos mismos no es funcional ya que para lograr un control en la carga debemosser capaces de variar el angulo de disparo, la figura 2.15 explica lo descrito.Por tanto para poder controlar la energıa pasante se debe poder seleccionarel angulo de disparo dicho lo anterior no queda duda que es sumamente im-portante la sincronizacion de disparo con la red para poder controlar la carga,recordemos que la carga a controlar sera un bombillo de 110V AC por tantoel PWM debe estar sincronizado con la red electrica para que dispare en elmomento adecuado.

En la figura 2.16 vemos claramente lo que describe el parrafo anterior, siVIN es la tension de 110V AC a 60Hz que tenemos en nuestras casas, supon-gamos que el area en verde representa la energıa pasante que puede entregarla red, VG son los pulsos de disparo ya sincronizados provenientes del PWM,entonces VL representa la tension en la carga, por tanto el area de color ama-rillo es la energıa pasante hacia la carga que permite pasar el triac, y de estamanera controlamos la luminosidad del bombillo, si deseamos menos energıapasante hacia el bombillo debemos aumentar el angulo de disparo Ø y si porel contrario deseamos mas energıa debemos disminuir Ø. Entonces podemosdecir que el angulo de disparo Ø, es el parametro que me permite controlar laenergıa pasante hacia la carga. Ahora la pregunta es ¿como lograr definir el

2.11. Interfaz Hombre Maquina 29

Figura 2.15: Formas de onda de la red y de la carga controlada.


angulo de disparo?, pues esto es trabajo del PWM, ya mencionamos la nece-sidad de que el PWM este sincronizado con la red electrica, con ello el PWMdetectara los cruces por cero y sabra a partir de cuando empezar a contar elangulo Ø para luego generar el pulso de disparo, para entender esto retomemosla figura 2.13, como ya se menciono antes el ciclo de trabajo de la senal desalida del comparador de PWM se puede establecer al cambiar la tension DCde comparacion, ahora bien como la onda triangular esta sincronizada con lared podemos escoger el angulo de disparo en funcion de la comparacion de lassenales triangular y la DC forma tal que se genere un pulso de disparo cadavez que la senal de salida del comparador caiga a 0V.

Para tales fines se puede usar un circuito que detecte la caıda de la senalde “1” a “0”, y genere los pulsos cada vez que esta condicion sea cierta.

2.11 Interfaz Hombre Maquina

La interfaz hombre maquina es la encargada de traducirle al controlador lo queel operador quiere decirle y de mostrarle al operador el estado del controlador,por ello esta interfaz debe ser especialmente amigable con el ser humano ya

30 2 Marco Teorico

Figura 2.16: Formas de onda en las terminales del Triac.


que de esta dependera el que el operador entienda lo que la maquina dice yviceversa, con la interfaz hombre maquina se busca que el operador pueda demanera sencilla ver lo que esta sucediendo en el sistema controlado y puedadar ordenes por medio del interfaz, permitiendo al operador por ejemplo verel estado de los sensores de una manera que le permita un facil entendimiento,cabe esperar que este tipo de programas sea programado en lenguajes de altonivel ya que generalmente se busca que sean agradables a la vista y de facilmanipulacion, por lo que un lenguaje de alto nivel es perfecto para estos fines,tambien se deben tener en cuenta otros aspectos, como el medio de comunica-cion que se va utilizar para comunicar la interfaz hombre maquina con el PLC,o en este caso con la electronica de control, ya que nuestro sistemas tiene laventaja de que la PC administra las decisiones y en ella misma se programola interfaz grafica por lo que la comunicacion entre la interfaz y el controladores un proceso interno de la PC. A la hora de crear un interfaz el programadordebe tener en cuenta ciertos aspectos como el alcance del proyecto, por ejem-plo si se desea o necesita crear un interfaz con algoritmos logicos sumamentecomplejos o si mas bien se desea una interfaz sumamente simple, la estetica dela interfaz tambien es importante pues es lo primero que percibe el operador,mientras la logica de la interfaz es algo oculto al usuario, tambien se debe

2.11. Interfaz Hombre Maquina 31

Figura 2.17: Pulso de disparo sincronizado con el comparador.


tener claro las herramientas que se poseen y los alcances que estas nos permi-ten, si el interfaz se desea crear sobre un sistema operativo se debe tener encuenta de ante mano la compatibilidad de la misma con nuestro sistema. Unabuena opcion para crear interfaz hombre maquina es la plataforma Windowsya que los programas destinados a la programacion utilizados en este sistemaoperativo son sumamente variados, sin olvidar que es el sistema operativo me-jor conocido por el usuario promedio, ahora bien se debe tener en cuenta quepodemos manipular bajo esta plataforma, una gran ventaja en la plataformaWindows es que posee herramientas de programacion altamente visuales y defacil manejo, por ejemplo Visual Basic que ademas de ser sumamente facilde programar permite crear programas sumamente elaborados con muy pocoesfuerzo ademas de permitir un alto nivel grafico, sin embargo se debe realizarun estudio exhaustivo de las necesidades de nuestro sistema e ir corroboran-do que se pueden cubrir estas necesidades con las herramientas elegidas, enWindows Xp, 7 y 8 por ejemplo al programar un control del puerto LPT opuerto paralelo en Visual Basic se debe tener las bibliotecas necesarias parapoder escribir y leer en el puerto de lo contrario el programa creado a pesarde no presentar problemas de codigo no cumplira su cometido, este archivode extension .DLL se puede encontrar con facilidad en paginas de internet y

32 2 Marco Teorico

es de uso publico, posee diferentes nombres dependiendo del programador quelo haya creado se encuentra generalmente con el nombre IO.DLL (en anexosse puede ver documentacion sobre el archivo IO.DLL), cabe senalar que elarchivo no es indispensable si se desea se puede realizar el control por mediode un programa de bajo nivel que permite mayor control sobre el hardwarede la computadora, como el lenguaje ensamblador, pero no es una muy buenaopcion si desea evitar pasar horas programando en lenguaje ensamblador porejemplo, para lograr la misma tarea.

2.12 Puertos de Entrada y Salida

En el ambito de la computacion y robotica los puertos de entrada y salidao E/S, son los encargados de la comunicacion de los sistemas que procesaninformacion con otros sistemas y con el ser humano, la informacion de salidaes la que envıa el puerto y los datos de entrada son los que recibe, un puertocapaz de recibir y enviar informacion se denomina un puerto E/S (Entrada ySalida), los puertos utilizan diferentes formas para realizar esta transmisionde datos esto depende del tipo de puerto y la tecnologıa que utilice para estefin. En una computadora tradicional como la que comunmente encontramosen nuestras casas esta dotada de toda clase de puertos, estas los utilizan paracomunicarse, por ejemplo el monitor es un puerto que envıa informacion haciael ser humano, el teclado es un puerto que nos permite enviar datos a lacomputadora y los puertos USB nos permiten enviar y recibir datos, por lotanto para un sistema que necesite enviar y recibir datos es indispensablecontar con al menos un puerto para poder comunicarse y recibir informacion.

Un puerto de particular interes para este proyecto es el puerto paralelode la PC, ya que es un puerto de facil manejo y la transmision de datos esmuy sencilla, hay una serie de bits de control en vıas aparte que van en ambossentidos por caminos distintos. La principal funcion de un puerto paralelo enuna PC es servir como interfaz entre la PC y algun periferico, presentando lacondicion de que los bits viajan juntos. En terminos fısicos, el puerto paralelode un PC es un conector hembra de 25 pines que se puede encontrar en la partetrasera de una PC. Normalmente se usa para conectar a la PC la impresora,pero hay muchos otros tipos de hardware que se pueden conectar a traves deeste puerto, como: focos, motores, PLC´s, EPROM, escaners, interfaces dered Ethernet, unidades ZIP, SuperDisk y para comunicacion entre dos PC. Notodas los 25 pines se usan siempre, normalmente se suele conectar 8 pines desalida (lıneas de datos) y una tierra.

La figura 2.18 muestra la distribucion fısica de los 25 pines del puertoparalelo los cuales sirven para diversos objetivos.

El cuadro 2.7 muestra la descripcion de los pines del puerto paralelo para su

2.12. Puertos de Entrada y Salida 33

Figura 2.18: Pines del puerto paralelo DB25.

Fuente: (http://www.globu.net/pp/PP/descrip.htm,2013)

Figura 2.19: Cable para el puerto paralelo.

Fuente:(http://www.ordenadores-y-portatiles.com/puerto-paralelo.html,2013)

conexion mas comun, que es a la impresora, y la descripcion de los mismos sebasa en el protocolo de comunicacion que utilizan para comunicarse el puertoy la impresora, entre los aspectos mas importantes podemos senalar que elpuerto posee 8 bits I/O (E/S), que estan referidos por el numero de puerto378h denominados registro de datos (Dato 0 al Dato 7), tambien posee 5bits de entrada referidos por el numero de puerto 379h denominados registrode estado (Estado 3 al Estado 7) y posee 4 salidas referidas por el numerode puerto 37Ah denominados registro de control (Control 0 al Control 3).Los numeros de puertos del LPT pueden variar, por ejemplo si existen 2 omas puertos LPT en la computadora estas direcciones seran diferentes en elsegundo puerto, para conocer a que direcciones responde el puerto o puertosLPT de la computadora debemos revisarlo en el administrador del equiposde Windows, en la seccion administrador de dispositivos, en puertos (COM yLPT), en propiedades del puerto correspondiente en la pestana recursos, ahıpodemos ver las direcciones de entrada y salida a las que responde el puertoo puertos LPT existentes en la PC.

34 2 Marco Teorico

Cuadro 2.7: Descripcion de los pines del puerto paralelo.


Numero de pin DB25 Senal Registro T ipo Activo Sentido

2 Dato 0 D0 Salida Alto Directo3 Dato 1 D1 Salida Alto Directo4 Dato 2 D2 Salida Alto Directo5 Dato 3 D3 Salida Alto Directo6 Dato 4 D4 Salida Alto Directo7 Dato 5 D5 Salida Alto Directo8 Dato 6 D6 Salida Alto Directo9 Dato 7 D7 Salida Alto Directo

15 Estado 0 S0+ Entrada Alto Directo13 Estado 1 S1+ Entrada Alto Directo12 Estado 2 S2+ Entrada Alto Directo10 Estado 3 S3+ Entrada Alto Directo11 Estado 4 S4- Entrada Bajo Invertido

1 Control 0 C0- Salida Bajo Inventido14 Control 1 C1- Salida Bajo Invertido16 Control 2 C2+ Salida Alto Directo17 Control 3 C3- Salida Bajo Invertido

18-25 Tierra

Cuadro 2.8: Caracterısticas electricas del puerto paralelo.


Tension en H 3,35 VTension en L 0 VImax de salida 2,6 mAImax de entrada 24 mA

2.13. Visual Basic 35

2.13 Visual Basic

Desarrollado por el aleman Allan Cooper para Microsoft, Visual Basic es unlenguaje de programacion basado en Basic (BASIC es el acronimo de Be-ginners All-purpose Symbolic Instruction Code; que puede ser traducido alespanol como: “codigo de instrucciones simbolicas de proposito general paraprincipiantes”), el cual esta dirigido a la creacion de programas visualmenteagradables ya que no es necesario programar mediante codigo la interfaz grafi-ca, porque se puede hacer de forma visual, Visual Basic ha sido empaquetadocomo un programa de aplicacion el cual consiste en un editor de codigo, lugardonde se introduce el codigo fuente del programa a desarrollar, un depuradorencargado de corregir los errores del codigo fuente, un compilador que tra-duce el codigo fuente introducido por el programador al lenguaje maquina, yel constructor de interfaz grafica, Visual Basic es un lenguaje muy popularpor su facil manejo ademas permite un aprendizaje rapido de sus funciones,ya que un programador con conocimientos basicos puede rapidamente estardesarrollando programas atractivos graficamente, ademas de que es muy facilencontrar informacion y tutoriales de Visual Basic, ademas otra ventaja es quesu codigo se puede migrar facilmente a otros lenguajes. Visual Studio Expressque es un paquete de software con varios codigos de programacion integradoscomo C++, C, Visual Basic Express entre otros es un software que se puedeobtener de forma gratuita de la pagina oficial de Microsoft.

3 Desarrollo

El desarrollo del proyecto se llevo a cabo pensando en un control de 8 zonascada una de ellas puede contar con una bombilla de luminosidad variable,2 receptaculos y una carga especial como maximo, las cargas especiales sonaquellas como la estufa o cocina, la ducha, el aire acondicionado, entre otros.Las zonas utilizadas en el proyecto fueron Zona 1: Cocina, Zona 2: CuartoPrincipal, Zona 3: Cuarto Secundario, Zona 4: Bano, Zona 5: Sala, Zona 6:Exterior, Zona7: Cuarto de Lavado, Zona8: Oficina, las cargas tomadas encuenta fueron las bombillas, los receptaculos, la ducha, la cocina y el A/C. Enel caso de los sensores se manejaron 2 por zona uno para sensar la aperturade la puerta y el sensor de presencia.

Para que fuera posible la utilizacion del puerto paralelo de la PC comointerfaz de comunicacion con la electronica de control se debio determinarla funcion que cada pin jugarıa dentro del sistema de control, dicho de otromodo se determino el significado de que determinado pin se encontrara en un“0” o “1” logicos, la eleccion se muestra en la figura 3.1, los datos enviados

Figura 3.1: Significado de los bits de puerto paralelo.


37

38 3 Desarrollo

Figura 3.2: Conexion de la electronica de control y el puerto LPT.


al puerto paralelo pueden ser tratados como bytes ası se facilita el uso demascaras binarias(referencia definicion) para su lectura y escritura por lo quela eleccion fue basada principalmente pensado en el manejo de los datos como3 Bytes por puerto paralelo instalado en la PC, 1 Byte de Salidas (8 bitsfuncionales), 1 Byte de entrada (5 bits funcionales) y un 1 Byte de control (4bits funcionales), cada uno de los bits que conforman los Bytes, fısicamenteson un pin del puerto paralelo, por lo que se puede manipular por mediode software y poner en “1” o “0” a conveniencia, de esta manera se pudoestablecer una comunicacion entre la PC y la electronica de control, basadosen la descripcion del cuadro 2.7 y las funciones de la figura 3.1 se pudo disenarla logica para el control de la cargas, la cual se encuentra descrita en la seccion3.3 La logica de control..

En la figura 3.2 se puede observar un diagrama de la conexion fısica delas salidas del puerto paralelo de la PC (se omite el Byte de entrada)con loscircuitos integrados de la electronica de control, los ocho bits de salida delpuerto siempre estan presentes en todas las zonas, sin embargo solo una zonaestara escuchando a la vez, las zonas son controladas por el selector de zonasel cual elige a las zona que escucha y se encarga de mantener a las demasdesactivadas, las salidas de las zonas que no estan escuchando permanecensin cambios en los latch hasta que sean actualizadas nuevamente, de estamanera se obtuvo un control independiente para cada zona, por ejemplo sise esta actualizando datos en la zona 1 las demas permanecen sin escucharlos cambios y sus salidas no cambian, los integrados que reciben los 8 bits desalida del puerto son latch transparentes de 8 bits y controlan el encendido yapagado de las cargas . Por medio de un software la PC se encarga de tomarlas decisiones de cual zona debe estar activa y que datos debe enviar al Byte

3.1. La electronica de control 39

Figura 3.3: Electronica para el control de las cargas.


de salida del LPT en ese momento, cuando el programa no esta actualizandoninguna zona, todas las zonas permanecen desactivadas. Para poder controlarel puerto paralelo de la PC se necesito la biblioteca IO.dll para Windows eneste caso se utilizo la version inpout32.dll 1.0.0.7, ya que funciona conWindows7, plataforma en la cual se programo el sistema de control.

3.1 La electronica de control

El control de las cargas

Ya se mostro como esta conectada fısicamente la electronica de control conel puerto paralelo, ahora se explicara como funciona, retomando la figura 3.1donde se muestra el Byte denominado salida, el cual contiene la informacionque se almacena en los latch de ocho bits, de los que se tiene uno por zona, en lafigura 3.3 se puede ver como se conformo la electronica de control, cada una dela zonas posee una electronica identica o muy similar a la de la figura 3.3, entrelos posibles cambios estan, el control de las cargas 220V ya que estas puedenvariar de una zona a otra, por ejemplo en el bano sera la ducha, mientras queen la cocina sera la estufa y el cuarto principal el aire acondicionado, tambien

40 3 Desarrollo

se puede contar con mas de una carga 110V por zona, pero la configuracionpara la carga extra seria identica a la mostrada en la figura 3.3.

Notese que las salidas del latch transparente son el mismo Byte de sali-da del puerto paralelo, los primero 3 bits representa la luminosidad, estas 3salidas se suman y el resultado se ingresa al PWM donde se compara con lasenal diente de sierra y produce los pulso que regulan la luminosidad de labombilla electrica, la tension DC que ingresa al PWM depende directamentedel estado de estos tres bits pudiendo tomar uno de 8 valores, un voltaje quevarıa entre 0 y 5 Vdc. El desarrollo completo del PWM y todas sus etapasse encuentra en Anexos A.2. En este proyecto se desarrollo el sistema con unsolo puerto paralelo si embargo el control de un segundo e incluso un tercerpuerto paralelo es identico al primero, solamente la direcciones de los Bytessalida, control y entrada varıan (ver seccion 2.12), el incorporar un segundopuerto paralelo brinda la posibilidad de tener mas cargas controladas, si seutilizan 2 o mas puertos se pueden tener por ejemplo mas de una bombillapor zona, y se amplıa la capacidad de controlar cargas on/off. La patilla dellatch denominada demultiplexador es el control del mismo y se encarga dehabilitar la lectura de las entradas del latch, cuando se trabaja en la zona queel latch controla, la entrada demultiplexador esta en“1”y el lacth transmite lainformacion de su Byte de entrada a su Byte de salida de manera transparentepero cuando se trabaja en otra zona o en ninguna la entrada esta en “0” y ellatch mantiene el Byte de salida invariable sin importar el valor del Byte deentrada.

La figura 3.4 muestra la manera en que se selecciona la zona en la que seestan realizando cambios o en la que se debe cambiar algun valor del Bytede salida del latch que la controla, se debe tener en cuenta que un cambioen el Byte de salida de un latch es equivalente a una variacion en el estadode las cargas de la zona que es controlada por dicho latch, por ejemplo uncambio en el Byte de salida del latch, puede significar el apagar o encenderun receptaculo, cocina, o cambiar la intensidad de una bombilla, el programao software de control sabe cuando se debe hacer un cambio en alguna zona yhabilita al selector de zona para que encienda el latch que corresponde a lazona que se debe trabajar, los 3 bits Invertidos del Byte de control (ver cuadro2.5), representan un valor binario entre 0 – 7, de esta manera se garantiza quesolo una zona esta activa a la vez, cuando no se esta trabajando sobre ningunazona el pin E del demultiplexador selector de zonas se pone en “1” y las 16salidas del demultiplexador se van a“0”, esta funcion la realiza el bit no negadodel puerto de control (directo en el cuadro 2.5). Notese que la entrada A3 deldemultiplexador esta libre, esto porque a pesar de que el demultiplexadorpermite un control de hasta 16 zonas, el sistema se diseno para 8 zonas por loque solo fueron necesarios 3 bits de entrada al demultiplexador, si se utilizan2 o mas puertos paralelos se pueden controlar 16 zonas como maximo si se

3.1. La electronica de control 41

Figura 3.4: Demultiplexador selector de zonas.


desean controlar mas de 16 zonas se deben hacer variantes a la electronica quese desarrollo en este proyecto.

Para obtener los datos de entrada al puerto paralelo se usaron multiplexo-res o selectores de datos uno por cada tipo de sensor utilizado, el mostrado enla figura 3.5 muestra el selector de datos para el bit que representa la presenciade personas en las zonas, el Byte de control del puerto paralelo es nuevamenteel encargado de controlar cual zona se esta leyendo cada vez, la entrada G delmultiplexador puede ser usada para habilitar y deshabilitar el multiplexador,en este proyecto se mantuvo siempre activo, cuando no se desea leer ningunazona el software es el que se encarga de desactivar la lectura pero la entradaG del multiplexor siempre se mantiene en bajo nivel. De igual manera queel demultiplexor el multiplexor puede manejar hasta 16 zonas de las cualesse usaron la mitad, el Byte de control del puerto paralelo selecciona una delas ocho entradas del multiplexor desde E0 hasta E7, con un valor de 0 a 7representado por 3 bits, esta entrada seleccionada es la transmitida a la salidadel multiplexor.

La figura 3.6 muestra la conexion de uno de los sensores magneticos dealineacion, los demas se conectan de manera identica. La logica usada para

42 3 Desarrollo

Figura 3.5: Selector de datos de entrada al puerto paralelo para los sensoresPIR.


Figura 3.6: Selector de datos de entrada al puerto paralelo para los sensoresmagneticos.


3.2. El programa de control y la interfaz grafica 43

leer el estado de los sensores magneticos o de sensores PIR puede variar se-gun las necesidades del lector que desee desarrollar el sistema, el utilizar unsegundo o tercer puerto paralelo permite incorporar mas sensores por zona, loque puede incrementar la fiabilidad de los datos leıdos de los sensores, es elpresente proyecto se utilizaron 2 sensores por zona el de alineacion magneticapara el sensado del estado de la puerta y el sensor PIR para detectar la pre-sencia de personas. Para la alimentacion de los circuitos integrados se utilizola alimentacion de la PC, se utilizaron las lıneas de 12VDC y 5VDC; con laelectronica encargada de realizar el sensado esta completa la electronica decontrol y potencia, en Anexos A.3 se encuentran imagenes con la configura-cion completa de la electronica necesaria para un mayor detalle de la misma.Los pines destinados para la luminosidad de las habitaciones se pueden usarcon el sensor TLS230 para comprobar que la luminosidad de las habitacio-nes es la deseada, el sensado de luminosidad se aleja de los objetivos de esteproyecto por lo que no se trata aquı, para ver mas informacion sobre el sensa-do de luminosidad con el TSL230, (consulte la seccion Anexos A.4 ). Una vezdesarrollada la electronica de control la cual se ocupa en el sistema de obtenery transmitir los datos desde el puerto paralelo de la PC hasta las cargas y ensentido contrario desde los sensores hasta el puerto paralelo, se desarrollo lalogica interna del programa de control la cual debe interpretar las solicitudesdel usuario y enviar los valores correctos a los tres Bytes del puerto paralelo,se debe recordar que la electronica de control es tan solo una interfaz entrelas cargas y la PC, el “cerebro” del sistema es el programa de control.

3.2 El programa de control y la interfaz grafica

Tanto el control como la interfaz grafica se programaron en Visual Basic 2010,para informacion que debio ser almacenada se utilizo una base de datos que secreo en MYSQL, el programa que se desarrollo en Visual Basic se conecta auna base de datos MYSQL con el fin de leer o escribir datos en determinadastablas de la base de datos, crear la conexion entre Visual Basic y MYSQL noforma parte delos objetivos del proyecto.

Las tablas contienen las zonas, los elementos de cada zona, las accionesque puede realizar cada elemento, los eventos que programa el usuario e in-formacion sobre el estado de las zonas, la unica informacion visible al usuariodirectamente desde una tabla son los eventos programados mostrados en lafigura 3.7, los demas datos pasan antes por un codigo que los interpreta ymuestra al usuario de manera adecuada, por ejemplo el estado de las zonas,de donde el programa lee los estados actuales de las cargas de una determi-nada zona, representado por un numero decimal entre 0 y 255 este valor esinterpretado por la logica del programa para mostrarle al usuario por ejemplo

44 3 Desarrollo

Figura 3.7: La tabla de eventos.


una bombilla encendida o apagada segun el valor almacenado, en las siguien-tes secciones se explica como el programa de control manipula los datos de lastablas y como los interpreta para mostrarlos al usuario o para tomar decisio-nes sobre la electronica de control. La utilizacion de una base de datos paraalmacenar la informacion del estado de las zonas (entiendase por estado delas zonas, el valor decimal entre 0 – 255, que representa el Byte que contieneinformacion sobre el estado de las cargas para determinada zona) y demasinformacion presenta varias ventajas entre las principales estan el que la in-formacion puede ser accesada por otros programas, esto quiere decir que porejemplo una interfaz web puede tener acceso a la informacion para mostrar elestado de las zonas por ejemplo, lo que amplıa las posibilidades de diferentesinterfaces graficas no solo la disenada en este proyecto, la adicion de nuevaszonas, elementos y acciones se torna facil sin incurrir en grandes cambios enla programacion.

3.3 La logica de control

La logica de control se basa en una frecuente consulta a la base de datos paraleer o escribir el estado de las zonas, cada vez que se genera un cambio en elestado de una carga el Byte de estado de la zona que contiene dicha cargacambia, este cambio se ve reflejado en el valor que se almacena en la base dedatos de esta manera cuando se consulta la tabla para mostrarle al usuario elestado de alguna zona se mostrara la informacion correcta.

3.3. La logica de control 45

Figura 3.8: La tabla de Zonas.


Figura 3.9: El peso de los bits en un Byte.


La figura 3.8 muestra la tabla con la informacion del estado de las zonas, losvalores numericos de la columna Estado-Zon representan el estado de la zona,retomando la figura 3.1 donde las salidas son representadas como un Byte,este es el valor binario de ese Byte, cada uno de los 8 bits que conforman elByte posee un peso como se muestra en la figura 3.9, los pesos menores a 8representan el encendido y luminosidad de la bombilla, los bits con peso 16 y32 representan receptaculo 1 y 2 respectivamente y el bit de peso 64 representaun tercer receptaculo, la ducha, la estufa o el A/C segun la zona, el programade control manipula este Byte de manera tal que suma o resta el peso delbit que representa la carga al valor numerico de la columna Estado-Zon, porejemplo si se da la orden de encender el receptaculo 1 de la oficina el programasumara 16 al valor almacenado en la columna Estado-Zona donde Nombre-Zona corresponde a “Oficina” el cual basados en la figura tabla de estados esigual a 0 por lo que el nuevo valor del Byte de estado de la zona “Oficina”

46 3 Desarrollo

Figura 3.10: Ejemplo de mascara binaria AND con el byte de salida.


serıa igual a 16.

Para definir si una carga necesita cambiar su estado se utilizaron mascarasbinarias, por ejemplo si se vuelve a dar la orden de encender el receptaculo 1de la oficina y el programa suma 8 al Byte de estado de esta zona el nuevovalor del Byte serıa 32 lo cual es un error ya que al estar este receptaculoencendido el programa deberıa ignorar la orden de encender el receptaculo,las mascaras eliminan estos errores, por ejemplo si se da la orden de encenderel receptaculo 1 del cuarto secundario el programa toma el Byte almacenadoen la base de datos con un valor de 24 (ver figura 3.8) le aplica una mascaraAND con el valor numerico del peso del bit que controla la carga en estecaso 16, como se muestra en la figura 3.10 y segun el resultado que en estecaso es de 16 el programa sabe si el bit ya esta en “1”, si lo esta como eneste ejemplo el programa no hace nada pues la orden fue encenderlo, si elresultado de la mascara hubiera sido 0 el programa suma 16 al Byte de estadode la zona, actualiza el latch de la zona que corresponde y el receptaculo delcuarto principal se enciende. Cada vez que se produce una variacion del valordel Byte el programa refresca el latch que controla a dicha zona con el nuevovalor del Byte, de esta manera el estado de las cargas se actualiza.

El sensado del estado de los sensores se realizo exactamente igual el progra-ma lee periodicamente el Byte de entrada del puerto paralelo y lo enmascarapara leer el bit que le interesa en la figura 3.11 se muestra un ejemplo de lecturadel bit de entrada que representa el estado del sensor de presencia. Si el sensoresta en “1” el resultado de la AND sera diferente de “0” y el programa sabrasi el sensor esta detectando la presencia de alguien, la logica que controla elsensor magnetico de alineacion funciona exactamente igual la unica diferenciase encuentra en la electronica que interpreta sus disparos (ver figuras 3.5 y3.6).

3.4. La interfaz grafica 47

Figura 3.11: Ejemplo de mascara binaria AND con el byte de entrada.


Figura 3.12: Ventana principal del programa de control.


3.4 La interfaz grafica

La interfaz grafica se desarrollo con el fin de brindar una facil interpretaciondel estado de las cargas y los sensores por parte del usuario, tambien permitecontrolar cargas en tiempo real y establecer eventos con los que se puedenprogramar el encendido o apagado de las bombillas a determinada hora, lainterfaz es muy basica y cumple con lo necesario para satisfacer los objetivosque se plantearon para el desarrollo de este proyecto.

La interfaz de control cuenta con 3 formularios o ventanas, el formulario

48 3 Desarrollo

Figura 3.13: Ventana para el control en tiempo del real de las cargas.


principal mostrado en la figura 3.12, permite acceso a las otras dos ventanas delprograma, la ventana de control en tiempo real y la ventana para programarlos eventos, tambien permite observar el estado de los sensores cuando se daclic sobre el pequeno cuadrado verde ubicado en la parte inferior derecha de laventana principal (ver figura 3.12). En esta pantalla se puede ver informacionsobre el ultimo evento programado que el programa ejecuto ası como la fechay hora. El boton administrar eventos muestra la ventana de programacion deeventos la cual se puede mantener abierta de manera simultanea a la ventanaprincipal y trabajar sobre una u otra ventana, por lo que se puede ver el estadode los sensores mientras se programa un evento o se revisa la lista de eventosprogramados, no es necesario cerrar la ventana de programacion de eventospara revisar el estado de los sensores, caso contrario pasa con la ventana decontrol en tiempo real, que se muestra cuando se da clic al boton administrarcasa, cuando la ventana de control en tiempo real esta abierta no se puedetrabajar sobre ninguna de las otras ventanas, aunque los eventos si se ejecutany los estados de los sensores si se actualizan, la unica ventana activa es la decontrol en tiempo real, esto para garantizar un acceso exclusivo a determinadazona, y se pueda actualizar el estado del Byte del latch correspondiente sinproblema.

3.5. El control de las cargas en tiempo real 49

3.5 El control de las cargas en tiempo real

El control de las cargas en tiempo real se realiza en la ventana que se mues-tra en la figura 3.13, como ya se menciono anteriormente esta ventana tieneprioridad sobre las otras con respecto al acceso a las cargas, aquı el usuarioselecciona la zona, el elemento y la accion a realizar, luego al dar clic sobreel boton ejecutar el programa modifica el Byte de estado de la zona seguncorresponda y luego actualiza el latch de la zona correspondiente, cuando elusuario cambia de una zona a otra el programa lee el Byte de estado de lazona en la base de datos y actualiza las imagenes segun el estado de la zonaque el usuario esta observando. Por el hecho de que la ventana en tiempo realbasicamente lee y escribe sobre una tabla de una base de datos MYSQL, cual-quier cambio que se realice al valor numerico del estado de la zona en la basede datos se vera reflejado en la ventana de control en tiempo real, aunque loscambios sean realizados de manera externa al programa de control.

3.6 Programacion de eventos

La figura 3.14 muestra la ventana de programacion de eventos, aquı se puedenprogramar eventos sobre las cargas de las zonas, el usuario da un nombre alevento y selecciona la zona, la carga y lo que desea hacer con ella, luego selec-ciona la fecha en y la hora en que desea que este evento se lleve a cabo, porultimo puede elegir si desea repetir el evento, puede elegir entre repeticion dia-ria, semanal, mensual o anual, un vez seleccionados todos los datos necesariosse da clic en el boton salvar evento y la tabla de la parte superior se actualizamostrando el nuevo evento programado, cabe senalar que el programa no per-mite salvar eventos sin nombre ni con fechas pasadas. El programa de controlmantiene informacion actualizada de cual es el proximo evento, esto lo hacesolicitando informacion a la base de datos sobre todos los eventos ordenadosde manera descendente segun la fecha y hora de inicio del evento, luego to-ma el ultimo evento como el proximo, este proceso se repite cada vez que seguarda o borra un evento en la base de datos, de esta manera el programade control se garantiza conocer siempre la fecha del proximo evento aunqueesta no sea un fecha cercana. El sistema revisa cada 500ms (para garantizaral menos una lectura por segundo), si la fecha y hora del proximo evento coin-ciden con la fecha actual si esta comparacion es cierta, el sistema ejecuta elevento correspondiente basado en un identificador de eventos que es unico,el cual comparten la fecha y demas datos del evento, por lo que se ejecutarasiempre el evento adecuado, al ejecutar un evento el programa revisa si estedebe repetirse si es ası el programa de control genera un evento identico alque ejecuto pero lo desplaza un dıa, una semana, un mes o un ano segun la

50 3 Desarrollo

Figura 3.14: Ventana para la programacion de eventos.


eleccion del usuario, si el evento no debe repetirse se borra de la base de da-tos. En la figura 3.14 se muestra un ejemplo de la utilidad de esta ventana, sepuede ver que los eventos 2 y 3 en conjunto conforman una rutina de prenderla ducha todos los dıas a las 5:00 a.m. y apagarla a las 7:15 a.m. cada manana,hasta que los eventos sean borrados de la base de datos, cuando el programaejecute los eventos automaticamente los reprograma para un dıa despues puesel usuario ası lo eligio cuando creo los eventos. Cuando un evento se ejecutael byte correspondiente al estado de la zona en la base de datos se actualizaası como el estado de las salidas del latch correspondiente a la zona dondese ejecuto el evento, de esta manera la carga responde a la orden del evento.Para borrar un evento se da clic sobre la fila que se desea borrar y luego se daclic sobre el boton rojo “Borrar evento seleccionado”, el evento 1 no se puedeborrar y se creo para eliminar un error del programa, que surgio a raız deejecutar la ventana de eventos con la tabla de eventos en blanco, ya que elsistema necesita obligatoriamente tener una fecha para el proximo evento.

3.7. Visualizacion del estado de las cargas y los sensores 51

Figura 3.15: Visualizacion del estado de las cargas.


Figura 3.16: Visualizacion del estado de los sensores.


3.7 Visualizacion del estado de las cargas y lossensores

Como se ve claramente en la figuras 3.13 y 3.15, el control en tiempo realpermite una revision grafica del estado de las cargas donde se puede ver tantoel estado de las cargas on/off como la intensidad luminosa de la bombilla, lavisualizacion del estado de los sensores es muy similar y se lleva a cabo en lapantalla principal del programa.

52 3 Desarrollo

La figura 3.16 muestra la pantalla que se despliega al dar clic en el cuadradoverde de la ventana principal, en esta parte se puede ver el estado de lossensores en tiempo real, en este caso se hace una lectura del Byte de entrada delpuerto paralelo cada 100ms, en ese momento se trae la lectura de los sensoresde una zona, el programa se desplaza cıclicamente por las 8 zonas por lo queel actualizar todos los estados en pantalla demora aproximadamente 800mspor lo que se garantiza al menos una lectura completa de todos los sensorescada segundo. La interpretacion es muy intuitiva bajo el nombre de cadazona el programa muestra la imagen de una puerta abierta o cerrada seguncorresponda el estado real de la puerta, si ha detectado presencia o movimientodentro de la zona se muestra la imagen de una silueta humana y un mensajeque indica “Movimiento dentro”, si no se ha detectado movimiento la silueta yel mensaje desaparecen. El cuadro rojo ubicado en la esquina inferior derechadel panel de visualizacion de sensores sirve para ocultar dicho panel, si elpanel se oculta el sensado del byte de entrada del puerto paralelo se detiene,y se reinicia en el momento en que se muestre el panel nuevamente. Conesto queda completo el desarrollo del proyecto, la electronica y la logica conla que se desarrollo el proyecto fue probada por simulacion y por medio dellaboratorio, ninguna parte del proyecto no probada fue incluida en el desarrollodel proyecto, lo diagramas completos con valores de resistencias, capacitoresy nombres de dispositivos, hojas de fabricante, datos tecnicos sobre mejorasrecomendadas al proyecto, imagenes de las simulaciones y pruebas reales, entreotros datos pueden ser revisados en los anexos de este proyecto.

4 Requerimientos y presupuestopara la implementacion del proyecto

A continuacion se presentan una serie de tablas con los elementos necesariospara la construccion del sistema de control, tambien se especifican la carac-terısticas que debe cumplir la PC destinada a correr el programa de control,por ultimo se brinda el dato del costo total estimado del sistema sin tomar encuenta la instalacion del cableado electrico convencional, receptaculos, lumi-narias, interruptores, ni la computadora de escritorio, solamente los materialesnecesarios para construir el sistemas fueron incluidos en el presupuesto.

Dispositivos electronicos requeridos:

Resistencias:8x(50Ω), 34x(100Ω), 8x(200Ω), 67x(1kΩ), 1x(5kΩ), 2x(10kΩ), 1x(20kΩ), 8x(1MΩ)Costo = 129x15 = 1 935 colones

Capacitores:1x(4,7pF), 2x(10pF), 1x(10nF), 1x(150nF), 2x(100uF)Costo = 1x100 + 2x450, 1x450, 1x450, 2x450 = 2 800 colones

Transistores:50x(npn 2n2222), 1x(pnp 2n4250)Costo = 50x200 + 1x200 = 10 200 colones

Diodos:4x(NTE125)Costo = 4x75 = 300 colones

Amplificadores operacionales: 9x(LM318), 8x(ua741)Costo = 9x750 + 8x650 = 11 950 colones

Circuitos integrados1x(LM555), 8x(Triac BT.137), 8X(Fotodiac MOC.3020),1x(Demultiplexador NTE4514B), 2x(Selector de datos DM74150),8x(latch transparentes DM74LS373N).

53

54 4 Requerimientos y presupuesto para la implementacion del proyecto

Costo = 1x1000, 8x2000, 8x1000, 1x1500, 2x1500, 8x1125= 38 500 colones

Transformador con derivacion central In: 110VAC Out: 24,12 VACCosto = 6 000 colones

Conectores hembra para el cable del puerto paraleloCosto = 1 000 colones

Costo total de los dispositivos que conforman la electronica de control72 685 colones

La computadora destinada a realizar las labores de control debe contarcomo mınimo con:

• Windows 7

• 512MB de memoria RAM

• 100MB de HDD

• Monitor,raton, teclado, audio no requerido

• Al menos 1 puerto paralelo integrado, se puede utilizar una PC sin puer-to paralelo integrado en este caso debe contar con al menos 1 puerto PCI8x, conexiones de dispositivos de tarjetas paralelas con otro tipo de in-terfaz como PCI 1x, PCI 16x o USB, no se probaron en el proyecto. Lorecomendable es que la computadora cuente con un puerto LPT inte-grado y con al menos 2 puertos PCI 8x libres.

• Tarjeta PCI con puerto paralelo, si se desean usar 2 o mas LPT contro-lados o si la PC no cuenta con puerto paralelo integrado, se debe instalaral menos una tarjeta PCI con puerto paralelo, la utilizada y probada eneste proyecto fue, Tarjeta paralela PCI, numero 324007, marca MAN-HATTAN, con las siguientes especificaciones:

– Soporta modo EPP y modo SPP

– Soporta totalmente la comparticion entre PCI e IRQ

– Selecciona automaticamente la direccion IRQ e IO

– Compatible con direcciones de puerto paralelo ISA para uso condispositivos nativos

.Costo del puerto DB25 = 10 500 colones

4 Requerimientos y presupuesto para la implementacion del proyecto 55

Figura 4.1: Ubicacion fısica de los puertos PCI 8x de la PC.


Figura 4.2: Puerto DB25 para PCI 8x marca MANHATTAN.

Fuente: (http://www.manhattan-products.com/es-US/products/158-tarjeta-paralela-pci,2013)

56 4 Requerimientos y presupuesto para la implementacion del proyecto

Figura 4.3: Cable de impresora de conexion al puerto paralelo.

Fuente: (http://www.sourcingmap.com/db25-male-to-centronics-36-male-printer-cable-29m-p-62110.html,2013)

Cable de paralelo de impresora 6ft = 1,82mCosto = 4 000 colones

Costo de los sensoresSensor PIR, 8x2000 (3,97 dolares) = 16 000 colonesSensor magnetico de alineacion, 8x1200(2,3 dolares) = 9 600 colones

Costo total del sistema 72 685 colones + 40 100 colones = 112 785 colones

A este presupuesto resta sumarle el costo de materiales de construccioncomo el estano, las uniones de cable y terminales, la caja almacenadora, torni-llos sujetadores, cable de conexion a corriente alterna, cable de alimentacion a5 y 12 VDC desde la PC, en anexos se incluye el diagrama electronico de unafuente si se desea eliminar la alimentacion DC tomada de la PC, los dispositi-vos electronicos necesarios para disenar la etapa de la fuente no se incluyeronen el presupuesto.

5 Ventajas y desventajas quebrinda el proyecto

5.1 Ventajas

Entre las ventajas mas notables del sistema en comparacion con un sistemaconvencional se pueden citar:

• El manejo centralizado de las cargas, el manejar y supervisar la casadesde la PC es evidentemente una ventaja al no tener que desplazarsepor todo la casa cuando se desea por ejemplo apagar todas las luces.

• El poder establecer rutinas de trabajo, esto brinda un control de su-pervision por ejemplo con ninos, al poder establecer un horario para latelevision, o por otro lado el ahorro energetico que genera la posibilidadde hacer uso de la ducha solamente durante algunas horas de la mananao apagar todas las luces a partir de cierta hora todo los dıas.

• La programacion de cargas es de suma utilidad ya que brinda la po-sibilidad de que por ejemplo un horno se puede dejar encendido y seprograma para que el receptaculo que lo alimenta se apague o enciendaa determinadas horas, el receptaculo donde se conectan los cargadoresde los telefonos estos se pueden poner a funcionar a ciertas horas dela noche y cuando no estamos durante el dıa simplemente se programapara que se apaguen.

• Variantes mınimas en el codigo del programa permitirıan que se puedanprogramar la reproduccion de sonidos, por lo que se pueden usar alarmaso recordatorios por ejemplo para recordar el pago de servicios anuales.

• Graduar la luminosidad de las bombillas a gusto, en lugar de cambiarlas bombillas por otras de menos watts se puede simplemente reducir laluminosidad ası por ejemplo se pueden usar bombillas de 75W y obtenerluminosidades como si fuera de 50W o 25W.

• El encendido automatico de luces perimetrales es una gran ventaja en elarea de seguridad.

• Otros sistemas pueden ser adicionados, por ejemplo un sistemas de gra-bacion web, donde la orden de grabar es dada por el sistema de control.

57

58 5 Ventajas y desventajas que brinda el proyecto

• La simulacion de presencia es una de las ventajas mas destacables delsistema, una configuracion adecuada de una serie de eventos puede gene-rar una simulacion de movimiento dentro de la casa dando la sensacionde que hay personas dentro de la vivienda, una pequena variacion del co-digo fuente del programa permitirıa guardar esta serie de eventos comoun programa, y reproducirlo cada vez que se sale de la casa.

5.2 Desventajas

Entre las desventajas que presenta el proyecto estan:

• Un dano en el sistema conlleva a una falta de alimentacion electricaen todas las cargas controladas, para eliminar esto se debe realizar unalogica que permita desactivar el sistema y que las cargas pasen a uncontrol ordinario como en cualquier casa.

• La instalacion de sistema debe ser planeada en conjunto con el cableadoelectrico de la vivienda, una incorporacion del sistema pos instalacionelectrica se dificulta mucho ya que se debe tirar cableado de control hacialos sensores, el cableado de las cargas solo se modifica en la caja de brea-kers principal de la vivienda siempre y cuando se instale la electronicade control cercana o dentro de la caja de breakers.

• Por limitaciones fısicas del cable paralelo de impresora la PC de controldebe estar a menos de 2m de la caja de breakers para evitar hacermodificaciones al cableado electrico de la vivienda, de otro modo sedeben hacer variantes, lo que se necesita es que la electronica de controleste a menos de 2m de la PC, pues esta es la longitud maxima delcable de impresora paralelo. Por ello se recomienda un planificacion dela instalacion del sistema previa realizacion del cableado electrico, si laPC no va ser dedicada el cableado electrico debe ser modificado pues laPC no dedicada se encontrara probablemente a mas de 2m de la cajade breakers lo que descarta la posibilidad de hacer una instalacion de laelectronica de control en la caja de breakes, si la PC va ser dedicada estase puede instalar cerca de la caja de breakes lo que permitirıa instalar laelectronica de control en la caja de breakers y evitar hacer modificacionesimportantes en el cableado electrico.

• La PC destinada al control del sistema debe ser de escritorio no puedeser portatil.

6 Conclusiones y recomendaciones

Conclusiones

• Se determino por medio del estudio y pruebas practicas que la manipula-cion del puerto paralelo de la PC permite establecer una facil conexion,comunicacion y control con dispositivos externos a la PC.

• Se logro desarrollar un sistema de control y automatizacion que per-mite que el usuario maneje y conozca de forma centralizada el estadode cargas como receptaculos, cocina, ducha, A/C y bombillas electricas,estas ultimas ademas del encendido y apagado, permite tambien unagraduacion de su intensidad luminosa por medio de software.

• Se hallo que la variacion de la intensidad luminosa de la bombilla conllevaun cuidadoso proceso de sincronizacion con la red, y se determino que elPWM es el circuito ideal para controlar estas variaciones de luminosidady realizar dicha sincronizacion.

• Se establecio el metodo general de sensado de sensores de accion simple,es decir los que generan es su salida un “1” o “0” logicos concretamenteel sensor PIR y el sensor magnetico de alineacion, y se comprobo que elprograma de control advierte visualmente de los cambios que reportanlos sensores.

• Se desarrollo satisfactoriamente un programa que es capaz de llevar acabo la logica de control de las zonas y brindar al usuario una visiongeneral del estado de las cargas y sensores, ası como controlar cargasen tiempo real y permitir establecer eventos en tiempo futuro con laposibilidad de repeticion diaria, semanal, mensual o anual.

• Se enlisto todo el material y dispositivos electronicos necesarios para laconstruccion fısica del proyecto ası como diagramas de conexion de laelectronica de control. Muchas de las etapas del diseno se pueden cambiarpor ejemplo el acople de las cargas, o la conexion al puerto LPT de laPC sin necesidad de cambios en la electronica de control.

• Se realizo un presupuesto de la construccion del sistemas arrojando unasuma de 112 785 colones, lo que indica que la construccion fısica delmismo no resulta muy economica aun ası sigue estando por encima de

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60 6 Conclusiones y recomendaciones

los PLC logo y S7 200 de Siemens (los cuales rondan los 400 dolares)comparando las posibilidades de diseno y programacion que nos ofreceny su precio.

• Se comprobo que el manejo centralizado de cargas posee ventajas comoel controlar el horario de funcionamiento de las cargas, como TV, aireacondicionado, cocina, luces, entre otros.

• Se determino que el carecer de un modo manual en el que se puedadeshabilitar el sistema y las cargas pasen a un estado normal, como sifuera un sistema electrico convencional, conlleva a que una falla en elsistema pueda dejar sin corriente electrica las cargas controladas por elmismo.

• Se demostro que la automatizacion de una vivienda conlleva gastos queson significativos en la construccion del sistema, y algunos ajustes enla instalacion electrica que no se ven justificados por los beneficios delsistema, por lo que se concluye que la instalacion de un sistema domoticointegral sigue siendo un asunto de lujo y no una necesidad. La inversionen un sistema similar se podrıa ver justificada en especializar el sistemapor ejemplo en seguridad, pues un sistema de seguridad robusto, conalerta de alarmas de manera remota y manipulable desde la PC, es muycostoso.

• Se destaca del sistema que este presenta la ventaja que se puede per-sonalizar y especializar modificando levemente el codigo del programa,y la electronica de control ası como la logica de control, las bases de lainvestigacion y la idea general del sistema posee mucho potencial, puesno solo las cargas descritas aquı se pueden manipular, el sistema puedeser adaptado a casi cualquier cosa, porque una vez que se tiene claro cuales el proceso o los pasos que sigue el sistemas para controlar las cargas,las modificaciones no son complejas o incluso la creacion de una sistemamucho mas complejo puede surgir a raız de este proyecto, como el controlde un bloque de habitaciones o aulas que permita la apertura y cierra depuertas con el sensado de la presencia de personas, o por ejemplo paracontrolar otros sistemas como el regado de jardines, llenado de piscinas,control de llaves de paso para disponibilidad de agua en determinadasarea de las tuberıas, corte de energia electrica en determinadas areas,entre otros.

• Un enfoque moderno a la domotica debe iniciar pensado en la supervi-sion remota de estado del sistema controlado, una electronica de controlrobusta y flexible que permita la adicion de direfentes tipos de cargas sin

6 Conclusiones y recomendaciones 61

requerir cambios, una interfaz configurable y flexible que refleje automa-ticamente todo cambio en la adicion o eliminacion de cargas al sistema,con lectura en tiempo real de las condiciones que son controladas comola luminosidad y se retroalimente para graduarla de manera automatica,la temperatura es otra variable que debe ser tomada en cuenta en unsistema domotico modermo y que requiere retroalimentacion del sistema.

Recomendaciones

• El sistema se realizo si llevar al lımite la capacidad del mismo, paraimplementar el proyecto de una manera tal que permita sacar la maximacapacidad del sistema se debe empezar por utilizar al menos 2 puertosparalelos, con esto se tendran 16 zonas controladas y se podran hacervariantes en las cargas controladas desde manejar 10 cargas on/off porzona, o controlar 2 bombillas por zona y menos numero de cargas on/off,o se puede optar por utilizar mas bits para controlar la luminosidad de lasbombillas. El segundo puerto paralelo va de la mano con la agregacion deotro latch transparente por cada zona por lo que es de tomar en cuenta,la conexion del nuevo latch seria identica a la descrita en la figura 3.3pero con sus entradas conectadas al Byte de salida de puerto paraleloLPT2. El utilizar un segundo o tercer puerto paralelo aumenta de 2 a 7la cantidad de sensores que se pueden poner por cada zona controlada.

• Se recomienda utilizar una computadora dedicada para la instalacion delprograma de control, ası el programa estara siempre disponible.

• Serıa de suma utilidad que el control se pueda hacer por medio de unainterfaz web, esto permitirıa controlar las cargas por medio de disposi-tivos moviles por ejemplo tablets o Smartphones. La manipulacion delpuerto es muy sencilla por lo que facilmente se puede disenar una inter-faz web para la supervision y control de las cargas y sensores, utilizandola logica de control disenada en este proyecto.

• Es recomendable armar combinaciones logicas con los sensores para evi-tar falsos disparos y aumentar la flexibilidad de seleccion de zonas desensado, por ejemplo si se implementa una“AND”logica entre 2 sensoresPIR se estarıa tomando en cuenta solo el area de sensado que se intersecade ambos sensores, si se implementa una“OR”entre los sensores se tomaen cuenta la suma de las areas sensadas por cada uno de los sensores,si se implementan 3 sensores PIR por ejemplo se pueden hacer combi-naciones logicas “OR” y “AND” para incrementar la complejidad de lalogica de disparo en beneficio de un sensado mas inteligente. Los sen-sores magneticos tambien pueden sacar provecho de las combinaciones

62 6 Conclusiones y recomendaciones

logicas, si por ejemplo se hace una “OR” con 3 sensores magneticos deun recinto cualquiera de todos puede generar el disparo lo que significaque cualquier puerta o ventana que se abra generara el disparo.

• El enfocar el sistema a un solo proposito puede generar ventajas, porejemplo si se utiliza para seguridad solamente, se pueden usar cerradu-ras magneticas en el lugar de cargas on/off y se podrıan manejar 16cerraduras. Si se enfoca a la iluminacion se puede utilizar los 8 bits deun puerto paralelo para controlar la luminosidad lo que generarıa 255niveles de iluminacion mas el estado off en una bombilla.

• La utilizacion de un tercer puerto expande aun mas las posibilidades quebrinda el proyecto, sin embargo dados los cambios en la electronica y lalogica de control que la incorporacion de un tercer puerto generarıa, serecomienda que si la utilizacion de un segundo puerto se hace insuficien-te, se debe cambiar la comunicacion entre la electronica de control y laPC a una tipo USB.

• La implementacion de Open hardware como Arduino, puede facilitar larealizacion de tareas complejas, con relativa facilidad, existen muchosmodulos con diferentes prestaciones y caracterısticas, basicamente sonPIC’s programables mediante la PC, que poseen interfaces de conexionvariadas, como entradas digitales y analogicas, puertos de memoria mi-croSD. Ademas existen muchos modulos muy utiles como bloques dereles y bloque de optoacoples entre otros.

• Se recomienda incorporar un sistema que permita apagar el sistema y quelas cargas controladas puedan manejarse manualmente como una casacomun sin automatizacion, al encenderse el sistemas las cargas pasan amodo controladas y se deshabilitan los interruptores manuales.

Bibliografıa

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Bagad, V. S. (2008). Mechatronics. Alert DTPrinters.

elaboracion propia (2013). Figuras Propias. UCR.

Junestrand, S. (2005). Domotica y Hogar Digital. Paraninfo S.A.

Lacruz, A. M. C. (2005). Automatica Industrial y de Control. REPRO-VAL.

Litlen, H. (1986). Tiristores y Triac. MARCOMBO S.A.

Moya, J. M. H. (2010). Manual de Domotica. Creaciones S.A.

Ogata, K. (2003). Ingenierıa de Control moderna. PEARSON EDUCA-CION S.A.

Routledge, R. (1900). Discoveries & Inventions of the Nineteenth Cen-tury. 13th edition.

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A Anexos

A.1 El efecto Hall

El efecto Hall fue descubierto en 1879 por Edwin Herbert Hall y consis-te en la aparicion de un campo electrico (tambien llamado campo Hall)perpendicular a un conductor sobre el que circula una corriente electricacuando este es expuesto a un campo magnetico. “Cuando se coloca unconductor que transporta corriente en un campo magnetico, se generauna diferencia de potencial en una direccion perpendicular tanto a la co-rriente como al campo magnetico. Este fenomeno, que fue observado porprimera vez por Edwin Hall (1855-1938), se conoce como efecto Hall...”(A.Serway, 2005)

La Figura A.1 muestra el principio basico de funcionamiento del efectoHall. Cuando un material semiconductor por el que circula una corrienteI, es expuesto a un campo magnetico, la fuerza de Lorentz se aplica sobrelas cargas electricas, modificando la distribucion uniforme de la corrientey provocando ası una diferencia de potencial (VH) proporcional a lacorriente (I) y al campo magnetico (B) que lo atraviesa.

Figura A.1: El efecto Hall.


65

66 A Anexos

Figura A.2: Circuito rectificador de onda completa.


A.2 El PWM y sus etapas

Etapa 1: Rectificacion de la onda sinusoidal

Primero se rectifica la onda sinusoidal de 110VAC con el circuito de lafigura A.2, el transformador puede ser con derivacion central aquı loimportante es lograr la onda de 120Hz.

Etapa 2: Detector de cruces por cero

El circuito de la figura A.3 detecta los cruces por cero de la senal de120Hz, la alimentacion DC de 9V se puede obtener con la PC o con unafuente, a partir de la senal sinusoidal de 110VAC.

La figura A.4 muestra la onda obtenida en el laboratorio con el circuitoreal, en ella se puede ver la accion del detector de cruces por cero en estecaso cae a 0V cuando la onda rectificada es 0V.

La senal cae a cero porque se utilizo un circuito inversor, el principiobasico de funcionamiento es la comparacion de la senal rectificada con un

A.2. El PWM y sus etapas 67

Figura A.3: Circuito detector de cruces por cero.


Figura A.4: Formas de onda obtenidas en el laboratorio de el circuito rectifi-cador de onda completa y detector de cruces por cero .


68 A Anexos

Figura A.5: Circuito generador de senal diente de sierra.


Figura A.6: Forma de onda de la senal diente de sierra 120Hz.


valor muy cercano a cero lo que va provocar que la senal del comparadorconmute 2 veces a gran velocidad, lo que provoca un pulso o en sudefecto un valle (entiendase por valle un estado de “0” logico), la tecnicaes independiente pero el resultado debe ser un pulso o un valle cada vezque la senal rectificada pasa por 0V.

A.3. La electronica de control y potencia 69

Figura A.7: Circuito comparador.


Etapa 3: La senal diente de sierra

En esta etapa se genera una funcion rampa o diente de sierra que estasincronizada con los pulsos del detector de cruces por cero. En la figuraA.6 se muestra la senal diente de sierra obtenida en el laboratorio.

Etapa 4: El comparador

En la ultima etapa del PWM se compara la senal de diente de sierracon una senal DC que proviene del circuito sumador que controla laluminosidad de la bombilla de la zona. Recordemos que esta senal DCdepende del estado de los 3 bits de luminosidad por lo que cambiarasu valor con respecto a estos, por lo tanto el ancho del pulso de disparovariara dependiendo del valor de la senal DC o mas generalmente variaradependiendo del estado de los 3 bits que controlan la luminosidad de labombilla. En la figura A.8 se muestran algunos ancho de pulso obtenidosen el laboratorio.

A.3 La electronica de control y potencia

La figura A.9 detalla los componentes de la electronica de potencia, elpulso de ancho variable generado por el PWM es el pulso que ingresa aloptoacople en la electronica de potencia, asegurese que los reles soportanla cantidad de corriente que consumen las cargas ası como las pistas dela tarjeta impresa que utilice.

70 A Anexos

Figura A.8: Forma de onda de la senal de ancho de pulso variable.


Figura A.9: Circuito de la electronica de potencia.


A.4. Datos utiles para desarrollar un sensado de luminosidad con el TSL23071

Figura A.10: Circuito de la electronica de control.


La figura A.10 muestra la conexion de una Zona, las restantes 8 soniguales a la mostrada. En la configuracion de los amplificadores opera-cionales el superior es un amplificador no inversor para poder variar lasenal DC a conveniencia para poder ajustarla, el segundo compara lasenal DC amplificada con la senal diente de sierra.

A.4 Datos utiles para desarrollar un sensadode luminosidad con el TSL230

La figura A.11 tomada de la hoja del fabricante de Texas Instrumentpara el TSL230, muestra el rango de frecuencia que varıa entre 0Hz y1MHz. El TSL genera una frecuencia que aumenta o disminuye segun laintensidad de luz que recibe como se muestra en la figura A.11, por lotanto es perfecto para poder realimentar el sistema indicando la cantidadde luz o la luminosidad de cada habitacion.

Para lograr la lectura de la luminosidad se debe empezar por convertir eltren de pulsos de frecuencia variable en una senal DC de voltaje variablepara estos efectos se puede usar un detector de fase LM565.

La figura A.12 tomada de la hoja del fabricante texas instrument parael integrado LM565, muestra el comportamiento de la salida del LM565.

72 A Anexos

Figura A.11: Grafica de frecuencia vs irradiancia del TSL230.

Fuente: (datasheet TSL230)

Figura A.12: Grafica del seguidor de fase LM565.

Fuente: (datasheet LM565)

A.5. Codigo de control del puerto paralelo en Visual Basic 2010, bajo la

plataforma operativa Windows 7 73

Figura A.13: Direcciones de E/S para un LPT instalado en un PCI.


Por ultimo se debe muestrear el voltaje DC resultante con 3 bits, estaetapa se puede realizar con comparadores en donde se tienen 8 compara-dores y este Byte que posee el estado de los 8 comparadores se codificaen 3 bits para ingresarlo al puerto paralelo.(Junestrand, 2005) (Moya,2010)

A.5 Codigo de control del puerto paralelo enVisual Basic 2010, bajo la plataforma operativaWindows 7

A continuacion se muestran los comandos para leer y escribir el puertoparalelo en Visual Basic, bajo Windows 7 de 32bits y usando la bibliotecainpout32.dll, los comandos mostrados se utilizan para escribir y leer elpuerto respectivamente, en el caso de los Bytes Salidas y Control utilizanel primer comando donde la variable Salida es un numero entero que tienela direccion del Byte H0378 para Salidas y H0380 para Control, esto

74 A Anexos

Figura A.14: Electronica para permitir un control manual del sistema electricode la vivienda.


para el puerto LPT1, se debe recordar que dependiendo de la cantidadde puertos instalados en la PC, el numero que representa la direccion decada Byte puede variar, la figura A.13 muestra donde se pueden ver estasdirreciones en la PC, las direcciones corresponden a un LPT instaladoen un PCI, seguido de la direccion del puerto representa el valor decimalde los ocho bits que se escribiran en el puerto, pudiendo ir desde 0 hasta255, los bits de entrada responden a la direccion H037A y utilizan elsegundo comando.

– Elnombredelprograma.PortInterop.Output(Salida, 0)

– Elnombredelprograma.PortInterop.Input(Entrada)

Tambien se debe importar la biblioteca IO del sistema

– Imports System.IO

Es importante haber instalado la biblioteca inpout32.dll en Windowspara que el puerto responda a las solicitudes del programa, para ellodebemos obtener los archivos necesarios, el siguiente link muestra unapagina de internet donde se pueden descargar, la pagina tambien incluyetoda la informacion necesaria para la instalacion de la biblioteca.

– http://www.highrez.co.uk/Downloads/InpOut32/default.htm

A.6. Electronica necesaria para permitir un control manual del sistema

electrico de la vivienda 75

Figura A.15: Instalacion del sistema en le cielo raso.


A.6 Electronica necesaria para permitir uncontrol manual del sistema electrico de lavivienda

Para dichos fines se necesita un bit adicional “Bit de control de apagadode la electronica de control” en la figura A.14, dicho bit se enciendecuando el sistema de control esta funcionando y se apaga cuando elsistema de control esta detenido, de esta manera se puede realizar uncontrol convencional con interruptores como los que existen en todas lasviviendas promedio en el paıs en caso de fallo del sistema de control, esuna modificacion muy simple que se realiza en la electronica de potencia,la figura A.14, muestra la conexion que se debe realizar en el circuito de“ON/OFF” de la electronica de potencia de las cargas controladas paralograr dicho fin.

A.7 Imagen de instalacion del sistema decontrol en el cielo raso

La figura A.15 muestra una posible forma de instalacion del sistema, nose muestran las conexiones a cables de poder ni detalles de las mismas,la ubicacion del sistema de control se puede hacer como se muestra si sedesea que la PC no sea dedicada.

automatización del sistema eléctrico de una vivienda unifamiliar

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