pablo rené psijas busquets sistema domótico de bajo costo
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Informe Proyecto de Título de Ingeniero Civil Electrónico
Pablo René Psijas Busquets
Sistema Domótico de Bajo Costo para Instituciones Educacionales
Escuela de Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería
Valparaíso, 05 de octubre de 2018
Pablo René Psijas Busquets
Informe Final para optar al título de Ingeniero Civil Electrónico,
aprobada por la comisión de la
Escuela de Ingeniería Eléctrica de la
Facultad de Ingeniería de la
Pontificia Universidad Católica de Valparaíso
conformada por
Sr. Francisco Javier Alonso Villalobos
Profesor Guía
Sr. Paulino Vicente Alonso Rivas
Segundo Revisor
Sr. Sebastian Fingerhuth Massmann
Secretario Académico
Valparaíso, 17 de agosto de 2018
Sistema Domótico de Bajo Costo para Instituciones Educacionales
Agradecimientos
En el presente proyecto, paso final de mi carrera universitaria, no puedo dejar de agradecer a
quienes de una forma u otra estuvieron presentes y me apoyaron.
En primer lugar, agradezco a Dios, por darme la capacidad y oportunidad de trabajar y estudiar,
de permitir este logro para mi realización profesional. A mi esposa e hija por su apoyo
incondicional, principalmente al final de esta etapa. A mis padres y familiares por la ayuda en
distintos momentos de mi carrera.
A mis compañeros de carrera, compartiendo largas jornadas de estudio durante años, algunos se
transformaron en muy buenos amigos.
A Videocorp, compañía integradora de sistemas, que patrocinó este proyecto con todo el
equipamiento audiovisual necesario para hacer las pruebas y desarrollos, agradezco el apoyo,
interés y confianza.
A todo el equipo docente de la Escuela de Ingeniería Eléctrica, profesor guía y profesor revisor,
por la disposición, orientación y consejos.
Valparaíso, 3 de agosto de 2018
Pablo Psijas
Resumen Este proyecto propone el diseño de un sistema domótico, como subsistema de un sistema
audiovisual en las aulas de las instituciones educacionales de Chile. El fin es facilitar la inclusión
y uso de tecnologías necesarias en el aula, para promover el desarrollo de las nuevas
competencias que el mundo laboral y el contexto digital, les exigirá mañana a los alumnos de hoy.
Específicamente, el sistema domótico propuesto, busca sistematizar el uso de la tecnología,
minimizando su complejidad y permitiendo a los docentes centrar sus esfuerzos en aprovechar
contenidos de tipo audiovisual, los que evidentemente pueden ser más ricos en información, que
la antigua pizarra a tiza. Las generaciones actuales, “nativos digitales”, tienen formas distintas de
aprender. Las instituciones educacionales promueven las mejoras en su infraestructura,
necesarias para renovarse, captar admisión, y acreditación. Este proyecto también aporta en esa
línea, en la de contar con una educación más visual, en el mundo tecnológico de hoy.
Se describe el uso actual audiovisual en aulas, en función de los recursos, muy básico en
educación y más profesionalizado en el sector corporativo, con una notable brecha por su alto
costo. Entonces, se busca que sea factible económicamente para el segmento educacional, y que
su provisión e instalación sea atractiva para integradores de sistemas. De esta manera el proyecto
es un sistema que genera beneficios y mejoras para la educación de este país generando trabajo
en el sector privado, en las actividades de comercialización, programación, instalación y
mantenimiento.
El proyecto recopila información de distintos autores y estudios de Chile y el mundo, sobre el
impacto positivo del uso audiovisual en el aula, sobre los resultados académicos y beneficios en
la salud de los docentes. Muestra alternativas actuales y sus complicaciones o dificultades, luego
se propone una solución y modelo de comercialización en un formato flexible de financiamiento.
Al hacer la evaluación económica, aparecieron datos interesantes, conclusiones que, sin duda,
dan para continuar este proyecto y buscar un sistema para aulas, con más innovaciones, que
pueda ser un éxito académico gracias al uso de tecnología en la educación, además de generar
negocios y trabajo.
Palabras claves: sistema domótico, equipo audiovisual, instituciones educacionales.
Abstract This project proposes the design of a domotic system, as a subsystem of an audiovisual system in
the classrooms of the educational institutions of Chile. The aim is to facilitate the inclusion and
use of necessary technologies in the classroom, to promote the development of new skills that the
world of work and the digital context, that tomorrow will require today's students.
Specifically, the proposed domotic system seeks to systematize the use of technology, minimizing
its complexity and allowing teachers to focus their efforts on taking advantage of audiovisual
content, which can obviously be richer in information, than the old chalkboard. Current
generations, "digital natives," have different ways of learning. Educational institutions promote
improvements in their infrastructure, necessary to renew, attract admission, and accreditation.
This project also contributes in this line, in that of having a more visual education, in the
technological world of today.
The current audiovisual use in classrooms is described, according to resources, very basic in
education and more professional in the corporate sector, with a notable gap due to its high cost.
Then, it is sought that it is economically feasible for the educational segment, and that its
provision and installation is attractive for systems integrators. In this way, the project is a system
that generates benefits and improvements for education in this country, generating work in the
private sector, in marketing, programming, installation and maintenance activities.
The project collects information from different authors and studies from Chile and the world on
the positive impact of audiovisual use in the classroom, on the academic results and health
benefits of teachers. It shows current alternatives and their complications or difficulties, then a
business model is proposed in a flexible financing format.
When doing the economic evaluation, interesting data appeared, conclusions that, undoubtedly,
give to continue this project and look for a system for classrooms, with more innovations, that
can be an academic success thanks to the use of technology in education, besides generating
business and work.
Keywords: domotic system, audiovisual equipment, educational institutions.
Índice general Glosario de términos ................................................................................................... 1
Introducción ................................................................................................................. 2 Objetivo General ................................................................................................................................. 4 Objetivos Específicos .......................................................................................................................... 4
1 Antecedentes Generales y Propuesta ..................................................................... 5 1.1 Por qué un sistema audiovisual en el aula? ................................................................................ 5
1.1.1 Sistema audiovisual a ser controlado ............................................................................... 7 1.1.2 Cómo debiera ser el sistema de control ........................................................................... 9
1.2 Sistemas audiovisuales y domótica ........................................................................................... 10 1.2.1 Sistema Audiovisual ......................................................................................................... 10 1.2.2 Domótica en oficinas y salas de reuniones del sector empresarial ............................. 11 1.2.3 Sistema domótico para el aula ........................................................................................ 12
2 Solución propuesta ................................................................................................. 14 2.1 Solución de control ..................................................................................................................... 14
2.1.1 Unidad de procesamiento ............................................................................................... 17 2.1.2 Interfaz de Usuario ........................................................................................................... 18 2.1.3 Transmisión inalámbrica de señal de control ............................................................... 19
2.2 Programación. ............................................................................................................................. 22 2.2.1 Estructura de Programación y funcionamiento de Interfaz de Usuario. .................... 23 2.2.2 Estructura de Programación de Unidades de Control. ................................................. 25
2.3 Maqueta producto instalado en sala. ........................................................................................ 28
3 Evaluación económica ........................................................................................... 30 3.1 Construyendo un Modelo Canvas ............................................................................................. 30
3.1.1 Segmentos de clientes ...................................................................................................... 31 3.1.2 Propuesta de valor ............................................................................................................ 34 3.1.3 Canales .............................................................................................................................. 35 3.1.4 Relación con los clientes ................................................................................................. 36 3.1.5 Fuentes de Ingresos .......................................................................................................... 36 3.1.6 Recursos Clave .................................................................................................................. 36
2
3.1.7 Actividades Clave .............................................................................................................. 37 3.1.8 Asociaciones clave ............................................................................................................ 38 3.1.9 Costos ................................................................................................................................ 39
3.2 Cuadro Canvas ........................................................................................................................... 41 3.3 Proyección Financiera ................................................................................................................ 43 3.4 Análisis y Sensibilidad ................................................................................................................ 53
4 Conclusiones ........................................................................................................... 55
5 Bibliografía .............................................................................................................. 57
1
Glosario de términos A continuación, se definen protocolos, sistemas y lenguajes de programación que son usados en
capítulos del proyecto:
FLASK: Es un entorno de trabajo minimalista escrito en Python que permite crear aplicaciones
web rápidamente y con un mínimo número de líneas de código, fue creado por Armin Ronacher
y es de libre licencia [1].
HTML: Su sigla significa lenguaje de marcas de hipertexto. Se usa para la elaboración de páginas
web y lo que hace es definir su contenido, mediante texto referenciando su ubicación. Es el
software navegador, el que debe poder ejecutar o abrir el contenido de una página.
LINUX: (DEBIAN RASPIAN) Versión de sistema operativo de Linux, usada para
microcomputadores del fabricante Raspberry Pi. De desarrollo abierto y libre licenciamiento.
PYTHON: Es un lenguaje de programación interpretado, que permite trabajar de manera
rápida en integración de sistemas. Definido como multiparadigma, dado que soporta orientación
a objetos, programación imperativa y programación funcional. Es administrado por la Python
Software Foundation. Posee una licencia de código abierto [2].
RS 232: Es una norma para la transmisión de datos binarios, a través de tensiones bipolares entre
los 3V y 15V, se puede usar para el envío de señales digitales entre dispositivos electrónicos que
poseen una interfaz RS232 y microcomputadores o microcontroladores que poseen una UART
(Transmisor, receptor asíncrono universal). A veces, es necesario adaptar la señal entregada o
recibida por una UART, dado que éstas manejan tensiones menores (0V a 5V) que las requeridas
por el protocolo (-15V a +15V).
SPI: La comunicación por SPI, será usada en dos etapas de nuestro sistema de control, es
básicamente un protocolo síncrono basado en un bus de 4 señales, entre un dispositivo maestro
y uno o varios esclavos.
2
Introducción Actualmente las entidades educacionales de educación superior constantemente actualizan su
infraestructura para crecer de acuerdo a la demanda, incorporan nuevas carreras y nuevos
contenidos a sus mallas curriculares, y por supuesto, las formas de transmitir conocimiento a las
nuevas generaciones han evolucionado. Las universidades estatales y privadas, están
constantemente buscando mejorar la calidad de sus servicios. Existen al interior de ellas,
gerencias de servicios, de infraestructura, de proyectos tecnológicos, etc., donde un equipo de
personas administra y gestiona recursos para mantener estándares, acorde a las necesidades
docentes y de los alumnos. Por otro lado, existe en Chile, la Comisión Nacional de Acreditación,
entidad de carácter público conformada por decreto del ministerio de educación del gobierno de
Chile, que verifica y promueve la calidad de la educación superior mediante la acreditación
institucional de las universidades, institutos profesionales y centros de formación técnica
autónomos, según distintos artículos de la ley 20.129 [1]. Todos estos puntos mencionados,
influyen en la balanza de decisión del alumno que busca en que universidad o instituto
matricularse al minuto de comenzar una carrera, entonces, influyen directamente en sus
procesos de admisión, dado que más alumnos van a querer entrar a las instituciones mejor
rankeadas.
Enlaces, desde hace más de 25 años, promueve el mejoramiento de la calidad de la educación
incorporando tecnología en el aula, ellos se definen como “Centro de Educación y Tecnología del
Ministerio de Educación. Nace en 1992 con el fin de contribuir al mejoramiento de la calidad de
la educación mediante la informática educativa y el desarrollo de una cultura digital. Trabaja con
todos los colegios subvencionados de Chile, entregando estrategias de enseñanza con el uso de
tecnología, capacitando profesores, ofreciendo talleres para estudiantes y disponibilizando
recursos educativos digitales e infraestructura” [2]. Las instituciones educacionales han optado
por incluir equipos audiovisuales dentro de aulas, equipos como proyector de video,
amplificadores de audio, parlantes, telones de proyección, control de iluminación,
videoconferencia, etc. se usan para mejorar la experiencia de clases facilitando la comunicación
entre profesores y alumnos.
En este proyecto se habla sobre las formas de enseñar a las nuevas generaciones, usando las
nuevas tecnologías combinadas con las nuevas formas de aprender. Pero, ¿cómo puede influir el
uso de la tecnología en mejorar la condición de una institución universitaria, ante los distintos
Introducción
3
criterios de evaluación del gobierno en la acreditación o de su “cliente”, el alumno a la hora de
invertir en un plan de estudios? Interesante discusión, y se puede abordar desde distintos puntos
de vista. De eso habla la primera parte de este proyecto, que busca explicar algunos de los
principales motores de la inclusión tecnológica en el aula y sus beneficios en resultados
académicos, desarrollo de competencias, mejor calidad de vida para los docentes y alumnos,
entre otras.
La inclusión tecnológica, y profundizando en el tema central de este proyecto, enfocado a lo
audiovisual, supone métodos, sistemas. En la incorporación de estos sistemas o formas de
trabajo, se propone un complemento tecnológico, un sistema domótico, que viene a ser un
subsistema, conceptualmente muy utilizado no solo en educación, sino que también en ambiente
corporativo o residencial, como un atajo o acceso directo a usar la tecnología de manera sencilla.
El uso de sistemas domóticos en la industria audiovisual otorga beneficios en eficiencias de
trabajo, uso energético, estadísticas y gestión de estos datos para la mejora continua. Este
proyecto diseña un sistema, que podría ser una versión inicial con mucho potencial de mejora,
de aulas inteligentes en las instituciones de educación superior de Chile, a un bajo costo.
Una vez que los sistemas instalados comienzan a ser correctamente utilizados, la continuidad
operacional de éstos pasa a ser tan relevante como la de suministro de luz eléctrica, existencia de
sillas o mesas, y el sistema audiovisual se transforma en un requerimiento básico porque se hizo
ahora parte del estándar de trabajo de la sala de clases.
La inclusión de sistemas audiovisuales conlleva por supuesto gasto energético, insumos,
mantenimiento, capacitaciones a usuarios y docentes. También genera responsabilidad a las
gerencias de servicios, gerencias de TI, o encargados de servicios de mantener estos sistemas
operativos y funcionando en todas las salas bajo el mismo estándar, con la misma pauta de uso,
que debe ser clara y simple. Que no haya posibilidad de error de interpretación, sobre el uso de
múltiples controles remotos, que además requieren verificación del estado de sus baterías
durante los valiosos minutos de una clase. Para lo último, este proyecto viene a ser una
herramienta muy útil.
Introducción
4
Objetivo General
Diseñar un sistema domótico para control de sistemas audiovisuales en aulas de
instituciones chilenas de educación superior, de bajo costo con un modelo eficiente de
comercialización e implementación.
Objetivos Específicos
Identificar las ventajas del uso de material audiovisual en la sala de clases, respecto a su
impacto en aprendizaje.
Identificar problemática de control y sistema solución para un sistema audiovisual
típico en el aula.
Definir diseño del sistema domótico, de programación flexible y escalable para ser
usado con distintos equipos y distintos sistemas.
Implementar y probar el sistema definido para controlar un sistema audiovisual típico,
como prototipo o desarrollo inicial.
Establecer un modelo de comercialización y hacer la evaluación económica bajo
parámetros obtenidos de compradores reales del mercado potencial y posibles
personalizaciones del sistema para aumentar su valor.
5
1 Antecedentes Generales y Propuesta
1.1 Por qué un sistema audiovisual en el aula?
¿Son los sistemas audiovisuales una necesidad tecnológica en una sala de clases? Se puede
responder esta pregunta desde distintos enfoques. En una sala de clases, principalmente lo que
se busca es una comunicación efectiva entre el profesor y sus alumnos o entre los mismos
alumnos, en el caso de grupos de trabajo. Esta comunicación debe fluir en un lenguaje común.
Además, hoy es una época dónde la comunicación adquiere relevancia en términos visuales,
interactivos, audible y colaborativo a través de herramientas tecnológicas. El intercambio de
información se debe no centrar en el docente, alumno, tecnología o grupo de trabajo, si no, en la
temática, en el análisis de situaciones, problemáticas, mediante visualización, esquematización,
estudio de distintos puntos de vista que se dan en este espacio de trabajo que usan las nuevas
generaciones, en las que también destacan los que mejor se desenvuelven.
Tal como plantea Prensky [3] en el año 2001, quien en su documento “Digital Natives
Immigrants”, define a los estudiantes del siglo XXI con el conocido término de “nativos digitales”,
se puede afirmar que los estudiantes de hoy poseen nuevas formas de adquirir conocimiento, es
que sus cerebros se han formado de distinta manera. Prensky basa sus aseveraciones en estudios
de neurobiología, psicología social y diversas investigaciones. La cantidad de horas de lectura de
un estudiante de esta época es insignificante versus la cantidad de horas a su haber de ver
televisión, videojuegos, correos electrónicos, o interacción en redes digitales on line. Prensky,
habla sobre la generación nacida bajo el contexto tecnologizado, jóvenes que hoy no pueden
aprender como los jóvenes de ayer, porque son diferentes sus cerebros y su cultura. Quieren
recibir la información en forma ágil, son multitarea y gustan de los procesos paralelos, prefieren
los gráficos a los textos, los textos los aburren, rinden más trabajando en red. Esto supone que
para enseñar a estos jóvenes se requiere una “lengua” distinta, y el uso de tecnología no es un
adicional sino una base mínima, dado que es como adquieren información del medio que los
rodea.
Antecedentes Generales y Propuesta
6
Editorial Aula Planeta de España en su libro Perspectivas 2015, expone los resultados de un
estudio denominado Filmed, un encargo de la Comisión Europea al Gabinete de Comunicación
y Educación y de una serie de socios europeos. Su finalidad es hacer un levantamiento de cuánto
y cómo se usa tecnología y contenidos audiovisuales en las escuelas estudiadas y qué obstáculos
encuentran los profesores. Recalca que hoy no existe auténtico conocimiento que prescinda de la
imagen, de ahí la necesidad de la incorporación de lo audiovisual en la educación. Indica que un
sistema que utilice poco los contenidos audiovisuales y que no sea muy consciente de lo que este
lenguaje representa, será un sistema educativo atrasado y caduco. Recalca la importancia del
nuevo tipo de contenido, la riqueza de la narración audiovisual, los modos de producción, las
diferentes formas de uso e interacción dando paso a lenguajes múltiples, riqueza discursiva y
mejoras en la expresión. Requisito fundamental es contar con un marco común de competencias
digital docente, en este estudio se establecen los objetivos de estas competencias y sugerencias a
la forma de implementarlas [4].
En Chile, la Agencia de la Calidad de la Educación del Gobierno de Chile ha hecho un estudio en
el que se discute la importancia y el uso responsable de las TICS en el aprendizaje, clave para las
escuelas de acuerdo al contexto tecnológico actual. En este documento se señala que “la
tecnología y su relación con el mundo educativo cobra especial importancia, sobre todo si se
considera que los recursos digitales han instalado nuevas formas de comunicación e interacción,
y la necesidad de habilidades y competencias que respondan a las demandas del mundo laboral
actual” [5].
Este estudio sostiene que Chile, un 18% de los alumnos de 8° básico, no presentan las habilidades
suficientes para realizar tareas básicas de manejo de información, como insertar una imagen en
un documento, o utilizar correctamente el correo electrónico. El 30% posee las competencias
elementales (nivel 1), y el 40% es capaz de recolectar, editar y generar información para completar
tareas sencillas (nivel 2). El 11% se ubica mayormente en el nivel 3 de la prueba, que corresponde
a habilidades más avanzadas, logrando un manejo autónomo, crítico y responsable de la
información. El nivel 4, categoría más alta de desempeño, es muy bajo a nivel internacional,
siendo menor al 1% en la mayoría de los países que participan del estudio, incluyendo a Chile. Se
señala también que, para lograr un mejor nivel de desempeño no se necesita tan sólo el uso
indiscriminado de tecnología, el rol docente es clave, como inmigrante al mundo digital, el
docente debe también capacitarse sobre el uso de tecnología orientado a obtener un mejor
desempeño. En Chile el Ministerio de Educación y Enlaces trabajan para disminuir el
analfabetismo digital, y nivelar las competencias docentes para un uso efectivo de las TICS en
educación.
Además de las razones expuestas anteriormente por las que un sistema audiovisual es útil en el
aula, existen otras consideraciones importantes, más antiguas, estudiadas desde la década de los
ochenta donde los sistemas de audio eran ya muy valorados en las salas de clases. El conocido
proyecto Marrs, Mainstream Amplification Resource Room Study, validado por el Ministerio de
Educación de los Estados Unidos, entre los años 1979 y 1993, fue concebido para determinar el
impacto del audio en el aprendizaje, concluye que, “La tecnología de audio en el aula, beneficia
al profesor y a todos los estudiantes” [6], y que el uso de herramientas tecnológicas de audio incide
Antecedentes Generales y Propuesta
7
contundentemente entre un 25% y un 30% en los resultados académicos, especialmente en los
niños más pequeños. El uso de sistemas de audio disminuye en un 89% el ausentismo docente
producido por enfermedades de la laringe, y un 75% disminuyen las acciones repetitivas del
profesor.
Esto se justifica dado que las condiciones típicas de las aulas estudiadas dificultan que los
estudiantes puedan oír bien, además del ruido ambiente de la sala afecto a veces a equipamientos
de clima, ruido exterior, murmullo, etc. Según si la clase es primaria, secundaria o universitaria el
ruido ambiente podría encontrarse entre los 60 y 75 dB. La proyección de la voz de un profesor a
3.6 metros de distancia de un alumno disminuye de 70 dB a 17.5 dB. El 75% de los niños,
especialmente los más pequeños están involucrados en actividades de escucha en sus horas
escolares, o sea es el canal primario de comunicación en educación. Los alumnos más distantes
escuchan un porcentaje muy inferior de la voz del profesor y mucho ruido ambiente. La gran
mayoría de los estudiantes no escucha bien en clases y se debe esforzar para entender, ciertos
niños reconocen menos del 50% de las palabras que el profesor dice [7]. En el caso de los niños
más pequeños, cuándo éstos no pueden oír bien las instrucciones, no están seguro de qué ocurre
y se muestran reacios a participar activamente en la clase. Los psicólogos escolares dicen que,
cuando un profesor sube la voz, la tensión y la ansiedad de los niños de la clase aumenta. Por
ende, un sistema de audio que permita la distribución más uniforme del audio, va a permitir que
el profesor use su voz normal y no forzada, favoreciendo su salud, además de llevar a cabo una
clase más relajada y con menor esfuerzo de sus alumnos para escuchar y participar de ella.
En los años noventa, se demostró que los niños con problemas de pronunciación, trastornos de
lenguaje, de aprendizaje y sordera unilateral tienen más problemas en reconocer el lenguaje
mientras más bajo se habla (mayor distancia respecto al profesor). El uso de audio en aula redujo
en un 40% la cantidad de estudiantes con estas necesidades, en 5 años, en un tramo de este
proyecto [8].
En Chile el 75% de los profesores, presenta laringopatías como disfonía en grado leve o moderado
por el abuso del uso de la voz a veces por más de 5 horas continuas diarias [9]. Considerable
porcentaje cuando el 89,9% de las enfermedades docentes corresponden a enfermedades de la
laringe.
1.1.1 Sistema audiovisual a ser controlado
Habiendo explicado, basado en estudios, de lo necesario que son los sistemas audiovisuales en el
aula, ahora se debe solucionar la problemática de que su uso y combinación sea sencillo, aplicable
a todas las salas, y a todos los docentes usuarios, independiente de lo experto tecnológicamente
que sean. Si se considera como referencia un sistema audiovisual típicamente usado. Se
selecciona como proyector, una unidad común en el mercado fabricado por la firma NEC, similar
al usado por la Universidad Técnica Federico Santa María y Universidad de Viña del Mar, en la
región de Valparaíso. Modelo NP-ME301X. Considérese un amplificador de audio para uso
continuo y de bajo costo, como el del fabricante Kramer Electronics, modelo 900XL, de 2 canales
de audio. Como superficie de proyección, se define un telón motorizado Grandview, modelo FA-
M120, con terminación blanco mate. También se necesita un par de parlantes de 8 , genéricos
Antecedentes Generales y Propuesta
8
de una potencia aproximada sobre los 10W RMS. Todos estos equipos, salvo los parlantes, son
controlables por el protocolo de control RS232, como la mayoría de los equipos audiovisuales o
de instalación audiovisual usados en sector corporativo y educación. A continuación, la tabla 1-
1, resume el listado de características principales de cada uno de los equipos mencionados, que
serán parte del sistema audiovisual definido. Luego, la solución de control o sistema solución,
será diseñada para controlar este sistema piloto.
Tabla 1-1 Equipamiento audiovisual proyecto y especificaciones principales
Otras especificaciones más avanzadas se pueden encontrar en la web de cada fabricante.
La figura 1-1 a continuación, muestra en un diagrama simplificado interconectados los equipos
de la tabla 1-1, en su uso típico, además de algunos elementos propios de su operación.
Antecedentes Generales y Propuesta
9
Figura 1-1 Sistema audiovisual definido para sala de clases.
1.1.2 Cómo debiera ser el sistema de control
Se busca tener una solución de bajo costo, de programación abierta, con una interfaz de usuario
amigable, táctil y que pueda ser personalizable a cada institución que lo requiera y a distintos
equipos audiovisuales. Debe controlar en principio 3 elementos clave de nuestro sistema
audiovisual que son proyector, telón motorizado, y amplificador de audio. Todos los equipos del
sistema audiovisual en cuestión, son controlables por protocolo RS232, y los comandos de control
se encuentran especificados en la documentación de cada producto, serán usados luego.
El control debe lograr que, a través de una interfaz de usuario, el docente pueda cargar las
funciones básicas que debiesen estar pre configuradas. Entre ellas se podría ejemplificar: Prender
todo, o sea, revisar si proyector está prendido, sino encenderlo, luego seleccionar fuente de video
Antecedentes Generales y Propuesta
10
al proyector por defecto, revisar si amplificador está prendido, sino encenderlo, definir volumen
de salida de audio de partida del amplificador, bajar el telón para proyección de video. Control de
volumen de audio, subir o bajar el volumen de audio de la sala. Selección de fuente de video,
seleccionar entre una de las 2 conexiones HDMI disponibles. Apagar todo, lo que significa subir y
guardar telón, apagar proyector, bajar volumen de amplificador y apagar.
Estas funciones parecen ser muy básicas, pero en conjunto resuelven la primera necesidad de
unificar un control para 3 dispositivos, de manera simple e intuitiva. El sistema solución debiera
efectuar secuencias con una sola acción del usuario, para que éste, se concentre en la clase, su
contenido y la interacción con los alumnos. Luego si un sistema audiovisual estuviese
conformado por más elementos, el sistema domótico debiera ser configurable, para soportar la
configuración de más dispositivos. La idea es que el sistema siga una lógica de escalamiento a
medida que los dispositivos audiovisuales aumentan.
1.2 Sistemas audiovisuales y domótica
En esta sección se explican brevemente los estándares usados actualmente en audiovisual y
domótica además de algunos ejemplos de fabricantes y soluciones en el mercado de tecnología
para educación y corporativo.
1.2.1 Sistema Audiovisual
En el marco de considerar tecnología audiovisual en el aula, las instituciones educacionales
requieren resolver primero definir equipos, instalación, conexión, configuración. Luego capacitar
a los usuarios de las secuencias de conexión a ésta y su correcto uso. Uno de los casos generales
más típicos: Un video proyector, telón motorizado, sistema de audio básico compuesto de un
amplificador y 2 parlantes. Lo primero es disponer de los controles remotos para accionar cada
componente, que tengan pilas correctamente instaladas, cargadas y que el control remoto no sea
muy complicado para que cualquier persona lo pueda usar. Luego lo segundo es usar los controles
de manera correcta, es decir no perder tiempo adivinando fuente de entrada en el proyector y que
el amplificador de audio esté efectivamente en un volumen adecuado para que no inicie con el
volumen al máximo.
InfoComm International, es la asociación internacional de la Industria Audiovisual Profesional
de Información y Comunicaciones. InfoComm, ha desarrollado estándares y normas acreditados
por el American National Standards Institute (ANSI). InfoComm, en un curso online denominado,
Inicio rápido en la industria audiovisual, define que un sistema audiovisual está formado por dos
o más equipos audiovisuales que funcionan juntos para satisfacer una necesidad de
comunicación. Define además que el objetivo de un sistema audiovisual es la tarea de
comunicación que ayuda a lograr. Por muy simple que parezca, ahora, el aula es parte de un
sistema audiovisual, en la figura 1-2 visualizamos un ejemplo de un sistema como éste.
Antecedentes Generales y Propuesta
11
Figura 1-2 Ejemplo de sistema audiovisual [11]
1.2.2 Domótica en oficinas y salas de reuniones del sector empresarial
Existen soluciones domóticas muy avanzadas, principalmente para el mundo corporativo,
sistemas como un BMS (Building Management System) donde cada procesador controlador de
una sección dentro de una instalación en un edificio se comunica a un gran servidor donde se
monitorea el control de sistemas audiovisuales, seguridad electrónica, cortinas, iluminación,
clima, consumo eléctrico, agendamiento de salas, etc. Las principales marcas usadas en Chile
para este segmento son Crestron, Extron y AMX. La principal es Crestron, de las tres, es la empresa
mayor valorada en la bolsa y además tiene el portafolio más amplio, dado que no solo vende
equipamiento domótico sino también audiovisual como parlantes, amplificadores de audio,
pantallas, sensores y muchísimos eslabones de la cadena de integración tecnológica dentro de un
edificio, incluso cables para todo tipo de instalaciones relacionadas a sus productos. Cuenta con
portafolio de más de 7000 productos, y material disponible en la red para integradores asociados
como ejemplos de aplicación, interconexión, y soporte. Es el principal stand en tamaño y auspicio
en las principales ferias audiovisuales.
Los sistemas domóticos en el segmento corporativo, son típicamente para salas multimedia de
consejo, directorios, salas de reuniones (más de cuatro personas), auditorios, salas de
videoconferencias, cafeterías. En la industria hotelera y en educación se ha ido incrementando en
los últimos años la demanda, pero sin embargo las universidades poseen domótica solo en un
muy bajo porcentaje de sus salas, principalmente por el alto costo económico de adquirirlo,
generalmente solo en selectas salas de consejo.
En la figura 1-3 se muestran fotos de una sala audiovisual comandada por un sistema domótico
Crestron CP3, equipo procesador de control para salas cuyo valor sugerido de venta es de USD
1800,00. En la imagen podemos ver una interfaz de usuario basada en un Ipad usando una app de
costo USD 200.
Antecedentes Generales y Propuesta
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Figura 1-3 Sala con domótica, interfaz de usuario y procesador CP3 de Crestron [11]
1.2.3 Sistema domótico para el aula
En la mayoría de las instalaciones permanentes el usuario u operador de un sistema audiovisual,
puede ser cualquier persona, con facilidad para el uso de tecnología. O no serlo también. Un
operador, ejecutivo, asistente, una persona con discapacidad, etc. ¿Cómo se podría simplificar el
uso del sistema audiovisual para cualquier usuario? ¿Cómo hacer para controlar y confirmar el
encendido y apagado de los equipos y no consumir más energía e insumos, como lámparas para
proyectores? ¿Cómo estandarizar dicha solución a decenas o cientos de aulas que puede tener
una institución educacional?
El sistema domótico que propone este proyecto es la respuesta. Se utiliza como referencia, la
recomendación de InfoComm para su diseño, “Un sistema de control es un subsistema que
simplifica la operación de un sistema audiovisual” [11]. Este sistema debiera contar con una
interfaz de usuario sencilla, luego un procesador o computadora con el respectivo programa que
opere el sistema y luego equipos asociados al control.
Antecedentes Generales y Propuesta
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La idea de la interfaz de usuario es que sea la única forma en que el usuario pueda tener acceso a
controlar cualquier acción o parámetro del sistema, comúnmente se utiliza una botonera, panel
táctil o dispositivo móvil con aplicaciones.
El procesador es la parte del sistema de control que recibe los datos de la interfaz de usuario y
ejecuta secuencias previamente programadas para que, a través de los equipos de control, se logre
cargar una escena o condición de los sistemas. Cualquier botón presionado en la interfaz de
usuario, podría gatillar que el procesador comande a través de su interconexión a varios
dispositivos para ejecutar una escena preconfigurada.
Los equipos de control, podrán ser actuadores, elementos remotos, o accesorios colocados en
cada dispositivo a controlar.
La programación de la parte procesadora debe ser realizada por una persona que entienda el o
los códigos utilizados y conozca o tenga acceso a los comandos de los dispositivos a controlar
necesarios, protocolos de comunicación de los dispositivos y otros detalles.
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2 Solución propuesta
2.1 Solución de control
El sistema domótico o de control propuesto para el sistema audiovisual está definido hasta ahora
de manera general, en este capítulo se detallan su composición, etapas, conexión e idea
preliminar de programación.
El sistema solución, es un sistema programable, si bien es cierto, en este proyecto, se estaría
usando para controlar funciones básicas de un sistema audiovisual, su estructura sería modelable
y no se descarta que permita ser programarlo para sistemas de mayor escala y complejidad,
incluso no estrictamente audiovisuales.
Una opción muy económica y completa para ser usada como hardware de la parte procesadora
de nuestro sistema de control es el microcomputador Raspberry Pi 3 modelo B. Esta unidad, debe
enviar señales que generen acciones de control sobre las unidades de control asociadas a los
dispositivos audiovisuales, como proyector y amplificador de audio, que se desee controlar. Se
plantea también, la idea de usar transmisión inalámbrica, y de esta manera reducir los costos de
instalación y eventuales cableados. Sólo el control para el telón motorizado se podrá conectar vía
cable, dado que la idea es que el panel de usuario esté en la parte delantera de la sala, dónde estará
el telón. La transmisión inalámbrica mencionada, debiera tener el alcance suficiente para llegar
a las unidades de control, que controlan Proyector y amplificador.
La interfaz de usuario necesaria es un panel táctil de bajo costo, se define Smart pi Touch, este
modelo queda práctico para el prototipo a diseñar. El menú y escenas que serán desplegadas en
el panel táctil, serán un html cargado desde el microcomputador, que se conecta a esta pantalla.
Dicha conexión es como un periférico, mediante conexión de mouse y HDMI.
Sobre los módulos de control, cada uno de estos dispositivos recibe inalámbricamente una
instrucción del microcomputador, luego, dependiendo de la instrucción recibida y si es para el
dispositivo que éste controla o no, genera comandos para el dispositivo particular al que será
conectado, de acuerdo a lo establecido por el fabricante de dicho dispositivo con los respectivos
parámetros de protocolo RS232 que se requieran para llevar a cabo la instrucción. Las acciones
Solución propuesta
15
lógicas realizadas en este módulo de control serán realizadas por un microcontrolador. Además,
al interior del módulo de control, se realiza una adaptación electrónica de la señal de control que
proviene del microcontrolador, al estándar RS232, esto debido a que primero, las tensiones que
son generadas en el módulo de control y las necesarias para que el dispositivo controlado
(proyector o amplificador) sea controlado, son distintas (TTL y RS232), y segundo porque cada
dispositivo audiovisual controlado, tiene parámetros de comunicación por RS232 que no son
necesariamente iguales, como velocidad, cantidad de bits, con o sin paridad, etc.
En la figura 2-1 se ilustra un diagrama general del sistema de control y sus etapas, aún no
conectadas al sistema audiovisual. Este sistema cumple con las partes mínimas para poder ser un
sistema de control de sistema audiovisual según la definición mencionada antes por InfoComm
internacional. Como punto de partida y prueba principal de funcionamiento de este proyecto,
considérese la estructura de la figura 2-1.
Figura 2-1 Diagrama sistema de control independiente
Solución propuesta
16
En la figura 2-2 se ilustra la estructura de sistema de control ahora interconectado al sistema
audiovisual. Dentro de la figura, en la imagen del telón, está el código de colores utilizado para las
interconexiones de video, audio, señal de control, alimentación, etc.
Figura 2-2 Sistemas audiovisual y de control interconectados
Solución propuesta
17
2.1.1 Unidad de procesamiento
Unidad de procesamiento como control central del sistema domótico solución, Raspberry pi 3 B,
ver figura 2-3. Es el microcomputador más evolucionado de su serie, cuenta con un procesador
de 4 núcleos, funcionando a 64 bits, corriendo a 1.4GHz. Más especificaciones en apéndice A-1.
Figura 2-3 Raspberry Pi 3B [13]
La interconexión entre el microcomputador y la interfaz de usuario (pantalla táctil) es directo vía
USB como un típico mouse para la funcionalidad táctil, y por HDMI para señal de video. La
interconexión con las unidades de control que van ligadas a cada dispositivo a controlar, se realiza
inalámbricamente mediante un transceptor NRF24L01. Este transceptor se conecta al
microcomputador mediante protocolo SPI, a través del GPIO header (panel de conexiones). La
figura 2-3, a continuación, ilustra la conexión entre el microcomputador y el transceptor
inalámbrico. El motivo de usar este transceptor es que integra en un chip toda la electrónica y
bloques necesarios para tener una transmisión RF entre 2 o más puntos, con protocolo para
corrección de errores y reenvío de paquetes en caso de ser necesario. De esta manera se separa y
soluciona el problema de todo lo que significaría codificar, modular, transmitir, recibir
decodificar, etc. De muy bajo consumo, funciona con pilas comunes o regulando una conexión
USB de 5.0V a 3.3V. Solo se debe considerar usar dentro de la posterior programación, las
respectivas librerías que permitirán usar sus comandos en el código de la aplicación que usemos
para controlarlo. Este transceptor es además un elemento de muy bajo costo.
Solución propuesta
18
Figura 2-4 Conexión entre Raspberry Pi modelo 3 B y NRF24L01 mediante SPI [14]
2.1.2 Interfaz de Usuario
Como interfaz de usuario se propone una Raspberry Pi Display, pantalla táctil, periférico
especialmente diseñado para ser usado con el microcomputador, y además posee las
dimensiones adecuadas para montaje en una sala de clases. La versión utilizada posee el
accesorio Case Smart Pi Touch. El motivo de elegirlo, es por la facilidad de montaje tipo
“docking”, especialmente diseñado para el microcomputador, posee un espacio para montar en
sí mismo, por atrás, el microcomputador Raspberry pi 3B. En la figura 2-5, se muestran dos vistas
del Smart Pi Touch.
Solución propuesta
19
Figura 2-5 Smart pi Display y accesorio Smart Pi Touch, distintas vistas [15]
2.1.3 Transmisión inalámbrica de señal de control
Se utiliza un NRF24L01 como transceptor inalámbrico para enviar instrucciones desde la unidad
procesadora de control hasta los dispositivos a controlar. En el extremo transmisor, desde el
microcomputador, el transmisor se conecta a una de las salidas disponibles en la Rasberry Pi,
como lo señalaba la figura 2-4.
En el extremo receptor, dentro de cada unidad de control (hay una por cada dispositivo remoto a
controlar inalámbricamente), hay otro transceptor NRF24L01 usado como receptor, dentro de la
caja donde, además, se comparte espacio con un microcontrolador STM32F030 y un circuito
integrado MAX3232.
Internamente en la unidad de control, se establecerán tres etapas. Ver figura 2-6. Primero, el
NRF24L01 usado ahora como receptor, es usado para recibir señal que contiene instrucción de
control. Segundo, la unidad microcontroladora cuya función es, según la instrucción que entra al
Solución propuesta
20
NRF24L01, emitir por su interfaz de salida UART los códigos indicados por el fabricante (del
proyector, amplificador o elemento a controlar) para ejecutar precisamente dicha instrucción
recibida. Tercero, un integrado MAX3232, que convierte la señal TTL que emite el
microcontrolador por su UART a RS-232. A la salida del MAX3232, se genera la señal de control,
ahora adaptada, lista para ser conectada a los dispositivos que se deben controlar.
Figura 2-6 Etapas de unidad de control [18] [19] [20]
El microcontrolador usado, es un STM32F030, dado que requiere un circuito de programación,
alimentación, etc., será trabajado en el kit STM32F0308 DISCOVERY del fabricante ST Electronics,
de esa manera es fácil de manipular para hacer las pruebas necesarias.
Dentro de la unidad de control la comunicación entre el transceptor y el microcontrolador es vía
SPI. La comunicación entre el microcontrolador y el MAX3232 se realiza a través de la UART del
Microcontrolador. Serán conectados entre el Microcontrolador y el MAX3232, también al DB9, los
pines RTS (ready to send) y CTS (clear to send), dado que algunos equipos audiovisuales a
controlar pueden usarlo y otros no. En la figura 2-7, a continuación, se puede ver la conexión de
las etapas internas del módulo de control.
Solución propuesta
21
Figura 2-7 Conexión al interior de unidad de Control
Solución propuesta
22
Respecto a la comunicación entre el receptor inalámbrico y el microcontrolador, mediante el bus
SPI. Tal como se explicó en el glosario, es un protocolo síncrono, por conlleva líneas de
sincronización de reloj y de señal. SCLK o SCK, es el pulso que marca la sincronización, con cada
pulso se lee o se escribe un bit.
MOSI (Master Output Slave Input), salida de datos de maestro y entrada de datos al esclavo.
MISO (Master Input Slave Output), salida de datos del esclavo y entrada al maestro.
CSN o SS/ (Slave Select), para seleccionar un esclavo, o para que el maestro indique a un
esclavo activación.
La conexión de estas señales es como se muestra en la figura 2-8 a continuación.
Figura 2-8 Conexión SPI entre dispositivo esclavo y maestro [12]
Los buses SPI están presentes y disponibles en el microcomputador, en el microcontrolador de
las unidades de control, y en el transceptor NRF24L01 utilizado para la comunicación inalámbrica
entre ellas.
2.2 Programación.
Se requiere de 3 programas, para hacer funcionar el sistema diseñado.
A. Primera programación. El microcomputador al iniciarse, cargará el sistema operativo
usado, en este caso Linux, luego por defecto será configurado a que cargue un browser,
en este caso se utiliza Chromium. El browser cargará un html que será visualizado a
pantalla completa en la interfaz de usuario, es decir, en la pantalla táctil. Luego cuando el
usuario seleccione alguna escena o instrucción en la interfaz, se debe lograr que el
microcomputador transmita una información determinada a las unidades de control
mediante el transceptor, vía inalámbrica. Si la instrucción involucra el telón motorizado,
ésta es enviada directamente por la UART del microcomputador disponible en los pines
14 y 15 del GPIO y no vía inalámbrica. Esto porque idealmente en una sala típica, el telón
Solución propuesta
23
está instalado cerca del microcomputador, cerca del escritorio del profesor y no se
necesita usar comunicación inalámbrica para su accionamiento.
B. Segunda y tercera programación. En el sistema diseñado, corresponde una en cada
unidad de control, dado que se necesita controlar dos dispositivos, según el diagrama de
la solución (por la arquitectura del sistema audiovisual controlado). Estos dispositivos
son un proyector y un amplificador de audio. Esta programación se realiza sobre el
microcontrolador ST32F0308, que está contenido al interior de cada módulo de control,
y se carga mediante la aplicación provista en el kit de programación adquirido, en
lenguaje C. Lo que hace esta rutina es que, dependiendo de la instrucción recibida desde
el transceptor mediante comunicación SPI, emite un código hexadecimal según
instrucciones del fabricante de cada dispositivo a controlar, para ejecutar las funciones
asociadas a dicha instrucción, mediante control RS232. Esto último se realiza pasando
después de su UART por la adaptación de señal en el circuito integrado MAX3232 de cada
unidad de control (tercera etapa de cada unidad de control).
De estas últimas programaciones, cada una, en cada unidad de control es similar, con la misma
estructura, lo que cambia es que la información que se envía por la UART, tiene distinto contenido
y formato. Es decir, generan distintos mensajes en sus salidas. Vale la pena recalcar, que cada una
de las unidades de control, poseen el mismo hardware.
2.2.1 Estructura de Programación y funcionamiento de Interfaz de Usuario.
La interfaz de usuario, está formada por una pantalla táctil comunicada por USB (mouse, táctil) y
por HDMI (video) al microcomputador, ambos dentro del docking Smart Pi Touch, mencionado
anteriormente.
La interfaz de usuario es la única opción que el usuario maneja directamente del sistema. La
gráfica que se ve en la pantalla táctil y sus botones son un html que es cargado por el browser por
defecto en el microcomputador al inicio.
El html está corriendo sobre un server montado en Flask, que al mismo tiempo ejecuta una app
.py, escrita en Python. Esta app posee las librerías y funciones necesarias para enviar bytes con
mensajes hacia las unidades de control, mediante los transceptores NRF24L01. Cada vez que el
usuario lleva a cabo la acción de presionar un botón en el panel de video táctil, se ejecuta una
rutina asociada a ese botón, mediante un “jQuery” dentro del código html, el cual hace un request
a la aplicación ejecutando las acciones definidas por el programador. Lo que hace esta rutina, es
activar el proceso de enviar un mensaje hacia las unidades de control a través del transceptor
NRF24L01.
A continuación, en la figura 2-9, se muestra un diagrama de las etapas explicadas en los párrafos
anteriores y el proceso realizado entre el usuario, interfaz de usuario y el microcomputador.
Solución propuesta
24
Figura 2-9 Arquitectura Interfaz de Usuario
En el apéndice B-1, se encuentran el código en Python con que se generó la aplicación y además
el código html que el usuario visualiza en la pantalla táctil, completos.
El mensaje que se envía a través del transceptor NRF24L01, en cada paquete de transmisión, de
manera inalámbrica, está formado por 2 bytes. El primero indica que lo que se está enviando es
un mensaje y no un error, interferencia, etc. Y el segundo la función determinada por la interfaz
de usuario. Cuando el primer byte es 0x01, la unidad de control leerá el contenido del segundo
byte, entendiendo que es un mensaje válido, y que debe procesar la instrucción asociada a ese
mensaje.
El largo del mensaje que el transceptor usa cuando envía un paquete de datos, corresponde a 32
bytes, de esos 32, usaremos solo 2, como explica el párrafo anterior. A continuación, en la figura
2-10, se ilustra la forma que tendría un mensaje generado por la aplicación. Este mensaje será
transmitido por el microcomputador a través del transceptor NRF24L01, al usuario pulsar un
botón en la pantalla táctil. En la primera fila vemos los dos primeros bytes, el primero debe tener
el valor 0x01 y el segundo en este caso también, lo que significa que la función definida para el
valor 0x01 debe ser ejecutada por la unidad de control, si es que esta tiene alguna acción asociada
a este valor. La segunda fila indica el número de byte del 1 al 32, del mensaje transmitido.
Solución propuesta
25
Figura 2-10 Forma del mensaje transmitido desde el microcomputador a unidades de control
Cada segundo byte, cuando el primero sea 0x01, es decir la carga de datos sea un mensaje válido,
corresponderá a una función que el usuario ha decidido ejecutar desde su interfaz, un ejemplo de
ello es la correspondencia entre acción usuario y segundo byte que sigue en la figura 2-11.
Figura 2-11, Ejemplo de correspondencia entre acción usuario y segundo byte
Cabe destacar, que la transmisión de paquetes de datos en el transceptor NRF24L01, se realiza
usando un avanzado protocolo llamado “Enhanced ShockBurst” [13], propio del fabricante. Este
protocolo permite que el punto destino reconozca los paquetes recibidos desde el punto origen y
detectar la pérdida de datos. En este caso se recuperan los datos mediante re transmisión. Es
decir, el transceptor NRF24L01 maneja tanto el acuse de recibo de los paquetes recibidos como
las retransmisiones de paquetes perdidos, sin la participación del microcontrolador (destino) o
del microcomputador (origen).
2.2.2 Estructura de Programación de Unidades de Control.
Es necesario recordar que en el sistema diseñado existen dos unidades de control, una por cada
equipo audiovisual a ser controlado. Una controlando el proyector NEC modelo NP-ME301X y la
otra, al amplificador de audio Kramer modelo 900XL.
Entonces cada unidad tiene una programación distinta, dado que se generan comandos distintos
en la salida asíncrona (UART), y se convierten de manera distinta a formato RS232, dependiendo
de los parámetros del protocolo que maneje el equipo audiovisual controlado.
La programación de las unidades de control se hace en lenguaje C, en el microcontrolador ARM
STM32F0308, a través del kit circuito de programación provisto por el fabricante y su aplicación.
En el apéndice B, están todos los códigos en lenguaje C, correspondientes a cada uno de los
Solución propuesta
26
bloques de programación definidos en el esquema de la figura 2-12, que se muestra a
continuación.
Figura 2-12 Esquema de programación aplicación microprocesador ARM en unidad de control
En el nivel superior, Main o programa principal, es el bloque principal, define librerías a utilizar,
se inicializa puertos y se configuran parámetros usando las especificaciones del fabricante y
consideraciones de este diseño.
En el nivel medio, la caja denominada Multimedia Product, representa la parte coordinadora de
nuestro programa, que está constantemente verificando, por medio de un loop cada 10ms, la
llegada de un eventual mensaje legítimo por el transceptor, proveniente del microcomputador.
Esta sección del programa contiene una sentencia switch. En lenguaje C una sentencia switch
compara el contenido de su argumento, del tipo entero, con otros valores y según la coincidencia
de estas comparaciones, existe una definición de rutinas o acciones. En este caso, la sentencia se
utiliza para definir según el valor del segundo byte del mensaje recibido, las acciones que se deben
realizar por las etapas representadas como las cajas inferiores del esquema. En apéndice B, se
encuentra el listado de código B-2, que contiene las líneas de código relativas a este párrafo, y
todas las programaciones relativas al microcontrolador.
Las Cajas cuyos nombres comienzan con CTRL en la parte inferior del esquema, representan la
acción de enviar un comando desde unidad de control a través de UART de su microprocesador,
a cada equipo frente a la acción detectada por la sentencia switch en el nivel medio dentro de la
rutina Multimedia Product. Cada caja inferior del esquema, es la definición de qué comandos
deben ser enviados al dispositivo correspondiente, por cada mensaje recibido, según la
coordinación del bloque Multimedia Product en el nivel medio. En el bloque de programación
Solución propuesta
27
CTRL NEC, se encuentra la definición de las constantes, que serán enviadas como comando de
accionamiento de ciertas funciones del proyector multimedia. Lo mismo con CTRL KRAMER y
funciones para el amplificador Kramer. En el listado de código 2-1, se muestra un extracto del
código del bloque CTROL NEC, donde se declaran las constantes en hexadecimal de las funciones
encendido y apagado, según especificaciones de fabricante, estos comandos son enviados por la
UART del microcontrolador a través del MAX3232 en la salida de la unidad de control hacia el
proyector a través de un conector DB9.
Listado 2-1 Ejemplo de definición de comandos en nivel medio de programación en C, proyector NEC, extracto del apéndice B-2.
1 2 3 4 5 6
//NP-ME301X MODELO CONSTANTES static const uint8_t nec_powerON_COMMAND[] = {0x02,0x00,0x00,0x00,0x00,0x02}; static const uint8_t nec_powerOFF_COMMAND[] = {0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x03};
Es importante mencionar que cada unidad de control contiene una programación, una sola caja
del nivel inferior representado, dado que controla solo un dispositivo.
Esta forma de programación dividida en bloques permite contar con los paquetes de código de
cada dispositivo a controlar, modificarlos de forma independiente y que una unidad de control
se pueda utilizar para cualquier dispositivo a controlar, y solo cambie el código dependiendo del
equipo que está controlando, pero el hardware sea exactamente el mismo. El bloque Main no
cambia. Solo cambia la referencia de los bloques inferiores por la parte intermedia o
coordinadora. También se puede generar una biblioteca de códigos CTRL, para distintos modelos
de dispositivos que se quieran controlar, y así, quien implemente o administre muchas salas
pueda dar soporte, recambio de unidades en caso de falla, modificar modelos de equipos a
controlar de manera más simple.
Por ejemplo, un campus de una determinada universidad hace recambio de todos los proyectores
de sus salas de clases de la marca NEC, y cambia a SONY. Obligadamente debe reconfigurar todas
las unidades de control, a los nuevos comandos y comunicación del proyector SONY. Con la
manera en que hemos programado las unidades de control (bloques del esquema figura 2-12),
sólo debemos reemplazar una parte del código. En este caso la rutina CRTL NEC, se reemplaza en
su contenido y referencias por la nueva eventual rutina CTRL SONY que contiene los comandos
del nuevo proyector adquirido.
A la salida de la UART del microprocesador, de cada unidad de control, el comando enviado a
cada dispositivo a controlar, debe ser emitido en RS232, pero con los parámetros definidos por su
fabricante, para que el comando sea válidamente recibido e impulse la acción deseada en el
equipo audiovisual controlado. La mayoría de los dispositivos controlables por RS232 o de otra
Solución propuesta
28
forma, disponibles y comercializados en la industria audiovisual actualmente, dispone de
material de soporte escrito en su página web, en dónde el fabricante da a conocer dichos
parámetros. En el caso de la unidad de control asociada al proyector NEC utilizado en el proyecto,
se requiere emitir comandos por RS232, con un largo entre de 6 y 8 bytes, usar RTS Y CTS, control
de paridad, velocidad de 38400 baudios. El amplificador de audio Kramer utilizado se controla
mediante comunicación en 9600 baudios, largo del paquete de datos de 4 bytes, sin paridad.
2.3 Maqueta producto instalado en sala.
Se hizo un levantamiento de cómo sería la instalación usando software Sketch up. En la figura 2-
13 se puede apreciar la localización de los elementos a la vista en una sala de clases con el sistema
audiovisual y domótico. Esto es una representación de lo que verá un usuario.
Figura 2-13 Vista 3d desde atrás, sala clases tipo
Además, se incluyen otras vistas generadas para una mejor apreciación. Ver figura 2-14. En la
primera foto se aprecia a la izquierda el panel Smart Pi Touch montado en la sala. En la fotografía
del medio y abajo se aprecia una caja negra sobre el proyector, esto es una de las unidades de
control inalámbrica.
Solución propuesta
29
Figura 2-14 Otras vistas sala de clases implementada
30
3 Evaluación económica
El presente capítulo tiene como finalidad explicar un modelo de negocio para el sistema
propuesto. En la evaluación económica se analiza la comercialización del sistema audiovisual, y
el subsistema domótico como un paquete de solución tecnológica completa para el aula. Es decir,
consideraremos que en la sala de clases donde implementaremos el sistema domótico, también
se debe suministrar el sistema audiovisual, de esta manera se estandariza el tipo de
equipamiento, se facilita la programación, el usuario solo debe saber usar una sala, para saber
usarlas todas, y se proyecta, además, un negocio más atractivo para el integrador.
Se explicará el negocio generado, usando un método de modelamiento de negocios denominado
Canvas.
Este modelo de negocio generado, tendrá 2 alternativas de financiamiento, una donde el cliente
adquiere los sistemas y paga una mensualidad durante 24 meses, por sala operativa instalada en
la institución. La segunda alternativa es cuando el cliente paga de manera anticipada el 100% del
suministro y servicios asociados a los sistemas.
Cabe señalar que las valorizaciones serán llevadas a cabo en dólares americanos, dada la
sensibilidad de esta divisa en la adquisición de casi todo el material que el integrador usará en el
proyecto.
3.1 Construyendo un Modelo Canvas
Hay muchas formas de diseñar un modelo de negocio. En esta ocasión se eligió la metodología
Canvas [14] creada por Alexander Osterwalder en el año 2010. Consiste en definir qué quieren o
necesitan los consumidores y graficar un modelo de negocio para ello. supone la existencia de
una propuesta de valor, la cual debe ser comunicada a los potenciales clientes. Esto conllevará la
necesaria disponibilidad de recursos y obligará a establecer relaciones con agentes externos e
internos. Según Osterwalder, todo negocio se puede representar perfectamente en el siguiente
esquema de la figura 3-1.
Evaluación económica
31
Figura 3-1 Modelo Canvas [20]
En los subcapítulos siguientes, se definen y explican en detalle, cada uno de estos 9 bloques. Así,
después, en un cuadro final se resume y da forma a la presentación del modelo de negocio.
3.1.1 Segmentos de clientes
En esta sección se definen y agrupan los clientes según características homogéneas. Considérese el producto propuesto en el origen de este proyecto, un sistema domótico de bajo costo, complementario para un sistema audiovisual, aplicado a facilitar el uso de tecnología en salas de clases de instituciones educacionales. Es un producto con una componente personalizable, y probablemente por este motivo, no se excluye de ser una solución tecnológica en otros contextos y segmentos de mercado distintos al de la educación. Aun así, para este modelo inicial de comercialización, pensando a 2 años, se definen como clientes a las principales universidades de Chile. Eventualmente después de ese periodo, según el comportamiento del mercado, se podría hacer una replanificación del crecimiento de este negocio de manera más innovadora, dependiendo del escenario económico, educacional y tecnológico con posibilidad de penetrar otro segmento educacional y ya no solo las universidades. En esta dimensión es recomendable considerar que, con el tiempo, el sistema podría modificarse dando lugar a mejorías según la retroalimentación que se reciba de los clientes tras la experiencia de usarlo. Podría incorporarse también recomendaciones adicionales de instituciones como Enlaces, o autoridades del sector educativo.
A continuación, en la tabla 3-1, se enlistan las principales universidades que serán el primer cliente objetivo en el periodo definido.
Evaluación económica
32
Tabla 3-1 Principales universidades por región en Chile
N° Ubicación Entidad
1 Región de Tarapacá U. Arturo Prat
2 Región de Tarapacá U. Bolivariana
3 Región de Tarapacá U. de Tarapacá de Arica
4 Región de Tarapacá U. Santo Tomás - Arica
5 Región de Tarapacá U. Santo Tomás - Iquique
6 Región de Antofagasta U. Arturo Prat - Antofagasta
7 Región de Antofagasta U. Arturo Prat - Calama
8 Región de Antofagasta U. Católica del Norte
9 Región de Antofagasta U. de Antofagasta
10 Región de Antofagasta U. Pedro de Valdivia
11 Región de Antofagasta U. Santo Tomás
12 Región de Atacama U. de Atacama
13 Región de Atacama U. Santo Tomás
14 Región de Coquimbo U. Bolivariana
15 Región de Coquimbo U. Católica del Norte
16 Región de Coquimbo U. de La Serena
17 Región de Coquimbo U. Pedro de Valdivia
18 Región de Coquimbo U. Santo Tomás
19 Región de Valparaíso U. Adolfo Ibáñez
20 Región de Valparaíso U. Andrés Bello
21 Región de Valparaíso U. Católica de Valparaíso
22 Región de Valparaíso U. de Aconcagua
23 Región de Valparaíso U. de Playa Ancha
24 Región de Valparaíso U. de Valparaíso
25 Región de Valparaíso U. de Viña del Mar
26 Región de Valparaíso U. Santo Tomás
27 Región de Valparaíso U. Técnica Federico Santa María
28 Región de El Maule U. Autónoma de Chile
29 Región de El Maule U. Bolivariana
30 Región de El Maule U. Católica del Maule
31 Región de El Maule U. de Talca
32 Región de El Maule U. Santo Tomás
33 Región de El Bío Bío U. Adventista de Chile
34 Región de El Bío Bío U. Andrés Bello
35 Región de El Bío Bío U. Bolivariana
36 Región de El Bío Bío U. Católica de la Santísima Concepción
37 Región de El Bío Bío U. de Concepción
38 Región de El Bío Bío U. del Bío Bío
39 Región de El Bío Bío U. del Desarrollo
40 Región de El Bío Bío U. Pedro de Valdivia
Evaluación económica
33
41 Región de El Bío Bío U. San Sebastián
42 Región de El Bío Bío U. Santo Tomás - Concepción
43 Región de El Bío Bío U. Santo Tomás - Los Ángeles
44 Región de El Bío Bío U. Técnica Federico Santa María
45 Región de La Araucanía U. Arturo Prat
46 Región de La Araucanía U. Autónoma de Chile
47 Región de La Araucanía U. Católica de Temuco
48 Región de La Araucanía U. de La Frontera
49 Región de La Araucanía U. Mayor
50 Región de La Araucanía U. Santo Tomás
51 Región de Los Lagos U. Austral de Chile - Puerto Montt
52 Región de Los Lagos U. Austral de Chile - Valdivia
53 Región de Los Lagos U. de Los Lagos - Chiloé
54 Región de Los Lagos U. de Los Lagos - Osorno
55 Región de Los Lagos U. de Los Lagos - Puerto Montt
56 Región de Los Lagos U. Gabriela Mistral
57 Región de Los Lagos U. San Sebastián - Puerto Montt
58 Región de Los Lagos U. San Sebastián - Valdivia
59 Región de Los Lagos U. Santo Tomás - Osorno
60 Región de Los Lagos U. Santo Tomás - Puerto Montt
61 Región de Los Lagos U. Santo Tomás - Valdivia
62 Región de Aysén U. Austral de Chile
63 Región de Magallanes y Antártica U. de Magallanes
64 Región Metropolitana U. Academia de Humanismo Cristiano
65 Región Metropolitana U. Adolfo Ibáñez
66 Región Metropolitana U. Alberto Hurtado
67 Región Metropolitana U. Andrés Bello
68 Región Metropolitana U. Arturo Prat
69 Región Metropolitana U. Autónoma de Chile
70 Región Metropolitana U. Bernardo O'Higgins
71 Región Metropolitana U. Bolivariana
72 Región Metropolitana U. Católica de Chile
73 Región Metropolitana U. Católica Silva Henríquez
74 Región Metropolitana U. Central de Chile
75 Región Metropolitana U. Chileno-Británica de Cultura
76 Región Metropolitana U. de Chile
77 Región Metropolitana U. de Las Américas
78 Región Metropolitana U. del Desarrollo
79 Región Metropolitana U. de los Andes
80 Región Metropolitana U. de los Lagos
81 Región Metropolitana U. del Pacífico
82 Región Metropolitana U. de Santiago de Chile
83 Región Metropolitana U. Diego Portales
Evaluación económica
34
84 Región Metropolitana U. Finis Terrae
85 Región Metropolitana U. Gabriela Mistral
86 Región Metropolitana U. Iberoamericana de Ciencias y Tecnología
87 Región Metropolitana U. SEK
88 Región Metropolitana U. La República
89 Región Metropolitana U. Mayor
90 Región Metropolitana U. Metropolitana de Ciencias de la Educación
91 Región Metropolitana U. Miguel de Cervantes
92 Región Metropolitana U. Pedro de Valdivia
93 Región Metropolitana U. San Sebastián
94 Región Metropolitana U. Santo Tomás
95 Región Metropolitana U. Técnica Federico Santa María - San Joaquín
96 Región Metropolitana U. Técnica Federico Santa María - Vitacura
97 Región Metropolitana U. Tecnológica Metropolitana
98 Región Metropolitana U. UCINF
99 Región Metropolitana U. UNIACC
Cabe señalar, que en la tabla 3-1, desplegada anteriormente, aparecen algunas universidades mencionadas en varias regiones, efectivamente tienen múltiples campus y sedes. Comercialmente es recomendable por la forma que poseen algunas casas de estudios, partir por abordar las casas centrales, dado que varias de ellas fijan el estándar desde casa matriz para todo el país, además de tener departamentos de compra centralizados.
3.1.2 Propuesta de valor
En esta sección se define y explica el valor de la propuesta de negocio, en cuatro secciones.
La primera, y la más importante, es la que refuerza directamente la sistematización del uso audiovisual en el Aula. ¿Cómo?, Implementando un sistema audiovisual de acuerdo al programa educativo de la institución, automatizado por el subsistema de control propuesto. Este simplifica su uso y cuidado, permitiendo a los docentes contar con un estándar en todas las salas de un campus o institución, que no necesita todos los días de una secuencia de acciones para su habilitación, sino que un solo click. El valor directo de la introducción de estos recursos al aula, fundamentado en el primer capítulo de este proyecto, es que el docente no necesita centrar su atención en hacer funcionar o montar un entorno audiovisual cada vez que inicia su clase, sino que se pueda enfocar plenamente, durante toda la clase, en metodologías que, con contenido audiovisual, fortalezcan la observación de la realidad, su comprensión, análisis, estimulando el uso y acceso de recursos compartidos, promover la generación de un patrimonio audiovisual, e introducir criterios de valoración estéticos y creativos. Además, el uso permanente de un sistema de amplificación de audio para la voz produce un impacto positivo en la comunicación, en el rendimiento académico de los alumnos y la salud de los docentes.
La segunda propuesta de valor, tiene que ver con el modelo económico, permite al mandante renovación tecnológica sin tener que re invertir, ni preocuparse por el valor residual de los productos ni tener que hacer algún tipo de “trade in” (habitualmente es un canje entre los equipos antiguos, usados y una diferencia considerable de dinero para optar a nuevos). Además, el modelo de financiamiento a largo plazo incorpora componentes de servicio y continuidad operativa por el tiempo que dure el contrato, asegurando funcionamiento, mantenimiento preventivo
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programado y correctivo, además de capacitaciones y una eventual plataforma de soporte on line disponible para entregar los tiempos de respuesta esperados por el cliente.
La tercera, es que libera al mandante de tener que disponer de un equipo de trabajo para instalación, mantenimiento, reposición de insumos, chequeo, actualización de firmware, verificación de inventario de back up, etc. Esto también se traduce en disponer de más dinero para la institución, dado que achica el número de personal de mantenimiento mínimo necesario en la universidad.
La cuarta, es que es una solución llave en mano, con elementos tecnológicos de distintos fabricantes, funcionando integradas en un solo paquete en una sola compra, liberando al cliente final de la preocupación sobre compatibilidades, actualizaciones, reposiciones y la seguridad de que funciona sin prueba y error, “plug and play”. Actualmente si una universidad realiza una gran compra de material tecnológico, implica hacer un trabajo de definir las especificaciones del equipamiento, luego corroborar que funcionen entre sí, luego llamar a licitación y una serie de procesos que no garantizan que el resultado final sea un entorno tecnológico adecuado en el aula. La forma propuesta, comercializada por una empresa integradora de servicios, tiene la ventaja para un cliente, de que ya fue probada y validada por un experto y que se cobra solo si el resultado final es el deseado (continuidad operativa).
3.1.3 Canales
Esta sección resuelve la manera en que se establece contacto con los clientes. Por la naturaleza del sistema diseñado en este proyecto, un sistema de control, integrado con un sistema audiovisual, se requiere de una compañía integradora de servicios audiovisuales con las capacidades y experiencia en el rubro audiovisual, domótica y servicio al cliente.
El integrador audiovisual debe poder suministrar el equipamiento de las marcas y modelos especificados o similares, esto implica acceso a fabricantes o canales de distribución de ellos con precios competitivos, y así no encarecer la cadena de suministro. Además, debe poseer el know how para instalación de los mismos, dar servicio técnico y soporte en sitio por cada componente del sistema. El canal primario de distribución propuesto para el producto, que cumple con lo explicado anteriormente, es la compañía chilena Videocorp S.A., que cuenta con una fuerza de ventas especializada en una de sus divisiones de negocios. Esta división se llama “Negocios para Educación y Medios”, con una fuerza de ventas conformada por 10 ejecutivos comerciales especialistas en soluciones tecnológicas en el segmento educación a lo largo del país. Cuenta con 3 oficinas, para la zona norte Antofagasta, zona centro casa matriz en Santiago y en la zona sur Concepción. Esta localización permite a la compañía propuesta, cubrir geográficamente muy bien los núcleos universitarios como Valparaíso y Concepción.
Alternativas de compañías integradoras audiovisuales con servicio al cliente, para llevar a cabo este proyecto, podrían ser algunas empresas del rubro audiovisual tales como:
Channels Media Open Channels Digital Control Home Control
Sin embargo, éstas no disponen oficialmente de una sección destinada a desarrollo y programación de este sistema, por lo que debieran plantear contar con una estructura que
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contenga los recursos explicados en el próximo punto, recursos clave, si quisieran comercializar el sistema.
3.1.4 Relación con los clientes
En esta sección se identifican los recursos recomendados para mantenerse en contacto con los clientes. Por lo general, si un producto o servicio tiene un costo alto, entonces los clientes esperan tener una relación más cercana con la empresa, en este caso no es la excepción. El sistema que se ofrecerá tiene un valor más alto en dinero, que un simple sistema audiovisual, el motivo ya se explicó en la propuesta de valor, por lo que es fundamental que en la relación con el cliente se destaquen estos aspectos.
Es muy necesario mantener una relación comercial de confianza para este tipo de negocios, más aún con las instituciones educacionales, cuyas salas de clases son importantes activos. Por ello, es necesario que los ejecutivos comerciales hagan una presentación de la compañía, explicando con información demostrable la capacidad económica para solventar proyectos tecnológicos de similar o mayor escala, experiencia en manejo de proyectos tecnológicos, casos de éxito de soluciones similares suministradas a clientes del segmento educativo. Además, será necesaria una atención personalizada y en sitio, pues el cliente, una universidad, necesitará que se haga un reconocimiento de las salas del campus donde se instalaría la tecnología descrita. Este reconocimiento tiene el carácter de visita técnica, lo que involucra personal técnico o de pre venta apoyando este levantamiento. Entonces la relación con el cliente conlleva obligadamente un ejecutivo comercial, que disponga de material corporativo, que represente a la compañía integradora con capacidad de negociación y autonomía para coordinar una demostración técnica del sistema, reconocer espacios y factibilidad de instalación e impulsar el cierre de negocios. A medida que las ventas aumentan, es posible que el ejecutivo requiera apoyo de backoffice, por lo que es bueno pensar en disponer de un asistente comercial, con el que se pueda mantener en orden y actualizada toda la información de inventario, administrativa, facturación y pagos, de la operación, en la oficina matriz.
3.1.5 Fuentes de Ingresos
Este proyecto se financia de dos formas, un prepago total de la solución por parte del cliente o mediante un cobro mensual para la institución educacional o cliente. El valor de esta mensualidad, es calculada y ofrecida como parte de la oferta por el integrador en función de la inversión, costos fijos mensuales, costos variables, financieros, operativos, impuestos, etc. El valor mensual debe dejar un margen de utilidad que logre hacerlo interesante para el integrador, ya se determinará un ejemplo de ello en los siguientes subcapítulos. Dicho valor debe también ser evaluado respecto a la competencia, si la hubiere, o a soluciones similares que el mercado pudiera ofrecer al cliente de institución educacional para que la propuesta de valor sea única y vendible. El modelo más interesante es del pago por mensualidades por cada sala instalada en un campus. En él, se propone un sistema de pago a mes vencido, en unidad de fomento.
3.1.6 Recursos Clave
En este paso, se identifican los recursos clave para que la empresa tenga la capacidad de entregar su oferta o propuesta de valor. La idea es tener una aproximación cuantitativa de ellos, cuáles son y cómo intervienen.
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Técnico entrenado en instalación, chequeo de funcionamiento y reemplazo de partes para eventuales reparaciones en sitio. El sueldo de un técnico calificado para esto, en una compañía integradora promedio se ubica alrededor de los USD 1.200,00.
Vehículo y herramientas de instalación, tanto para conexión eléctrica como para
verificación de funcionamiento y posible reemplazo de partes en sitio. Podría éste, no ser un recurso crítico si se piensa en contratar un técnico con movilización propia, pero dado lo crítico de la operación ante necesidades de soporte con el cliente, el modelo de leasing operacional ofrece garantías como auto de reemplazo y protocolos para asegurar la operación, este valor se especifica en el flujo de caja de la proyección financiera, aproximadamente USD 700, valor cuota mensual.
Laboratorio electrónico, al menos uno, en casa matriz, de la compañía integradora, para el ensamble y programación de los bloques de control, parte esencial del sistema domótico. Este recurso en el caso del integrador escogido, Videocorp, se encuentra disponible sin significar un costo o depreciación, dado que ya está financiado por otras secciones de la compañía, sinergia que da ventaja contra otros proveedores que partieran en este negocio desde cero. El valor referencial para una estación de trabajo básica de laboratorio, se puede calcular fácilmente considerando notebook, set de herramientas electrónicas básicas, un multi tester, y un escritorio con adecuada ergonomía e iluminación. Esto implica no más de USD1000,00, en la inversión inicial.
Bodega para almacenamiento de componentes para el armado de los sistemas domóticos desarrollados o adquiridos y para equipos audiovisuales que son vendidos y se deben ser instalados según corresponda. Este recurso es otra ventaja disponible de la compañía integradora escogida, con metros cuadrados disponibles y esperando para hacer negocios. Ambos costos de bodega y laboratorio forman parte de la matriz. Si se necesitara valorizar referencialmente una bodega por metro cuadrado, con servicio de ingreso, registro y despacho de inventario, se debe considerar aproximadamente USD 79,20 por metro cuadrado, que es un valor referencial. Una bodega para almacenar al menos un pallet de proyectores, unos cuantos telones, y cajas de componentes electrónicos necesita al menos unos 6 metros cuadrados, o sea, su valor sería unos USD 475,20 al mes.
Asistente administrativo para agendamiento de reuniones, bitácora de facturación mensual, revisión de cuentas por cobrar, rendición de gastos de marketing, gestión de información técnica como registros de instalaciones realizadas, inventario, biblioteca de programaciones, versiones de software, etc. Este recurso se debe dedicar de lleno a estas tareas, por lo que se debe considerar su costo, que según el perfil del candidato podría bordear los USD 750,00 mensuales, costo empresa.
3.1.7 Actividades Clave
Las actividades clave, son aquellas que son críticas para la generación del producto o servicio y su valor. En este caso, tienen que ver con la producción de los kits, luego su prueba e instalación, demostraciones, venderlos y dar un servicio de post venta, con la calidad que el cliente espera y en el menor tiempo posible.
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Se definen las siguientes actividades clave:
Actividad Comercial: Procedimiento de venta, que debe incluir la presentación de la empresa, levantamiento técnico, preparación de la oferta y seguimiento de la oportunidad comercial hasta el cierre.
Desarrollo: Del hardware y software de control domótico, para hacer las adaptaciones del
producto, sobre el diseño base, a la necesidad específica del cliente, de acuerdo al equipamiento audiovisual que la institución quiera implementar en sus salas de clases.
Instalación y puesta en marcha de sistemas vendidos: A medida que se van instalando
sistemas se debe en conjunto con el asistente administrativo, registrar con toda la información asociada a cliente un detalle de los instalado, para efectos de posteriores modificaciones o soporte técnico, así también se debe llevar un control de cambios sobre las instalaciones.
Protocolo de soporte técnico o servicio post venta: Se propone una plataforma de ticket de atención de soporte, con tiempos de solución de falla definidos, y protocolo de escalamiento telefónico. Esta estructura de soporte supone uno o más técnicos, que en caso de no poder dar una solución vía remota o telefónica al cliente, puedan acudir a dependencias del cliente, hacer una rápida evaluación, cambiar un bloque de sistema o su reemplazo total en caso de una falla mayor, verificar la solución a la falla y cerrar el ticket de soporte con la respectiva confirmación del cliente.
Importación de equipamiento: Actividad clave para la mejora de los márgenes de venta, adquiriendo mercaderías directo desde fabricantes y optando a descuentos de representación o distribución.
3.1.8 Asociaciones clave
Es fundamental realizar alianzas estratégicas entre empresas que faciliten, potencien o aceleren el negocio. En este apartado se describe a los proveedores, socios, y asociados con quienes se trabaja para que la empresa funcione. En este caso cada uno por sí mismo, no es en ningún caso, posible de convertir en un competidor, son exclusivamente una necesidad para la comercialización del producto. Los proveedores podrían ser reemplazables, esto implicaría hacer ajustes triviales en la oferta luego de homologaciones técnicas, dependiendo de los costos.
Proveedores: Fabricantes de proyectores, parlantes, amplificadores de audio, telones motorizados y mayoristas de hardware e insumos electrónicos como son los microcomputadores. No contar con condiciones diferenciadas en precio, es decir, un costo menor al precio regular de mercado, podría hacer que el modelo de negocio sea fácilmente imitable para un eventual competidor, otra compañía integradora, o simplemente, comprometer la rentabilidad. Al revés, un sobreprecio, haría poca atractiva la oferta para el cliente final. Por ejemplo, es difícil comercializar un video proyector más caro que al precio que se encuentra en el comercio, la idea es tener un precio similar y de esta manera lograr que el cliente considere comprarlo incluido en la oferta, lo que mejora con algunos puntos porcentuales, el margen del negocio. Los proveedores clave son NEC, Kramer, Shure, Grandview, Mouser, MCI.
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Asociaciones del rubro: Es recomendable pertenecer a asociaciones como InfoComm International, ya mencionada anteriormente como referente en estándares de la industria audiovisual en el mundo. El diseño de espacios audiovisuales bajo norma, en este caso ANSI, le darán mayor valor a la oferta, considerando que incluye aspectos de diseño validados por expertos, esto diferencia positivamente la oferta técnico económica y acredita su validez.
Portales de compra: Contar con participación en portales de compra es un punto clave para participar en licitaciones o presentación de ofertas en muchas Universidades, principalmente. Chilecompra, es la plataforma a través del cual se realizan todas las compras de instituciones estatales en Chile, es la llave para ofertar a instituciones educacionales cuyo sostenedor es el Gobierno de Chile. Universidades pertenecientes a Grupo Laureate tales como Universidad de Viña del Mar, Universidad Andrés Bello, Universidad de las Américas, etc., realizan compras a través de portal de compras de la empresa Servicios Andinos. Senegocia.com, es un portal a través del que se puede ofertar a instituciones como universidad Técnica Federico Santa María, Inacap y Universidad Santo Tomás. Es necesario estar atento a los cambios que se produzcan en el mercado en este ámbito y consultar a los clientes los modos de adquisición de nuevos productos, dado que a veces la validación como proveedor en ciertos portales puede tomar tiempo para el integrador.
Servicios logísticos: Contar con una cuenta habilitada para importaciones y servicios de aduana con un embarcador o forwarder es vital para realizar importaciones desde el exterior. Empresas como Dhl, FedEx, Andes Logistics, Senator, son proveedores de estos servicios, y permiten traer mercadería desde bodegas de fabricantes principalmente desde Estados unidos y China. Los factores de internación varían aproximadamente entre un 1,1 y un 1,12 aproximadamente. Este valor se multiplica por el costo FOB [20], para tener una aproximación del costo del producto disponible en la bodega del integrador. La mayor ponderación sobre este valor, lo tiene el concepto de impuesto de internación o “ad valorem”, que en Chile corresponde a un arancel de un 6% para las mercaderías que no posean certificación de origen o no sean bienes de capital, el otro 6% es atribuible a comisiones de aduana, seguro, fletes y bodegajes transitorios esperando embarque o despacho.
3.1.9 Costos
Lo que se defina en esta sección son valores de costos que deben estar siempre visibles y controlados, de no ser así, el negocio puede ir a pérdida y producir un problema económico grave a la compañía integradora. Se define los costos relevantes a considerar en el modelo y se agrupan como sigue:
Costo de venta directo en la adquisición de equipamiento audiovisual y hardware. Este costo se refiere al valor adquisición de todos los equipos y componentes electrónicos necesarios a sus fabricantes o distribuidores. Estos costos ya deben incluir aranceles de importación, fletes y seguros, es decir es el valor que tienen una vez han ingresado a la bodega y son parte del inventario. En la tabla 3-2, en la página a continuación, se muestra un desglose de los costos del equipamiento y su instalación para un sistema audiovisual y domótico completo.
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Tabla 3-2 Desglose de costos sistema completo de una sala.
Ítem Proveedor Modelo FOB
(USD) Valor Int*
(USD) Q
Subtotal (USD)
Proyector Multimedia NEC NP-ME301X $ 420,00 $ 453,60 1 $ 453,60
Amplificador de Audio Kramer 900XL $ 132,50 $ 143,10 1 $ 143,10
Par de Parlantes Kramer Galil 4-O $ 49,50 $ 53,46 1 $ 53,46
Placa pared Kramer Kramer FRAME-1G(G) $ 12,50 $ 13,50 1 $ 13,50
Inserción audio Kramer WA-3N $ 11,00 $ 11,88 1 $ 11,88
Inserción HDMI Kramer W-H $ 16,50 $ 17,82 1 $ 17,82
Telón Motorizado Grandview FA-M120 $ 168,82 $ 182,33 1 $ 182,33
Micrófono inalámbrico Shure BLX-14/CVL $ 174,05 $ 187,97 1 $ 187,97
Fuente de poder 5V~1A MCI MCI05265 $ 3,58 $ 3,87 2 $ 7,74
Caja Acrílica MCI MCI01422 $ 8,20 $ 8,86 1 $ 8,86
Microcomputador RBPI Allied RBPI 3B $ 35,00 $ 37,80 1 $ 37,80
Docking ajustable Allied SPI Case $ 18,99 $ 20,51 1 $ 20,51
Pantalla Táctil RBPI Allied SPI Touch $ 69,00 $ 74,52 1 $ 74,52
Kit microcontrolador Mouser STM32FDISCO $ 8,88 $ 9,59 2 $ 19,18
Interfaz RS232 a TTL Amazon 2126efef26 $ 6,69 $ 7,23 2 $ 14,45
Parlante 18AWG metro Gepco SSU182P/m $ 0,28 $ 0,31 20 $ 6,12
Materiales menores Videocorp GL $ - $ 90,00 1 $ 90,00
Instalación de sistemas Videocorp GL $ - $ 157,88 1 $ 157,88 TOTAL $1.500,71 *Valor int, se refiere al valor de producto ingresado en bodega, incluye gastos de aduana, flete y seguro.
Remuneraciones área comercial y área de operaciones o instalaciones. Corresponde a los salarios de el o los ejecutivos comerciales, ingenieros, técnicos, ayudantes o asistente comercial que destina la compañía integradora para realizar las actividades relacionadas a la comercialización e instalación de las soluciones tecnológicas propuestas. Generalmente en el área comercial, se estila en el sueldo, una componente fija y otra variable como incentivo de venta. Además, se debe considerar el asistente comercial y los sueldos del área técnica, que tienen generalmente una componente mayoritariamente fija. En la tabla 3-3, se definen algunos sueldos importantes de considerar en el modelo, según información obtenida desde la gerencia de personas de Videocorp S.A.
Tabla 3-3 Principales sueldos área comercial y operaciones
Cargo Sueldo Base (USD) Comisión
Ejecutivo comercial $ 954,20 2% de las ventas
Técnico audiovisual $ 1.221,37 N/A
Ayudante $ 763,36 N/A
Asistente Comercial $ 954,20 N/A
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Gastos operacionales. Todos los gastos relativos a la operación, gastos generales, caja chica, leasing operativo vehículo para técnicos, etc. La disponibilidad de un vehículo, cuesta aproximadamente unos USD 700,00 por mes, pero es sin duda un costo que impacta bastante el modelo, sin embargo, tiene un valor residual considerable, lo que será anotado luego en el flujo económico.
Gastos de marketing. Principalmente equipamiento para demostraciones y gastos asociados a una actividad del tipo lanzamiento de producto o “workshop”. Esto para dar a conocer a los clientes las ventajas de la compañía como integrador de sistemas y las virtudes de la solución ofrecida. El costo de un kit completo que debe destinarse a armar un sistema piloto, podría eventualmente ser más bajo, de mutuo acuerdo con proveedores, que podrían entregar piezas a un precio “demo” o gratis como aporte de marketing al desarrollo del negocio.
3.2 Cuadro Canvas
A continuación, se ilustra el cuadro Canvas con el resumen del plan de negocios propuesto para
el sistema propuesto en este proyecto. Este cuadro contiene un resumen sobre los puntos
descritos en el subcapítulo anterior. Ver figura 3-2.
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Figura 3-2 Canvas modelo de comercialización
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3.3 Proyección Financiera
En esta sección se definen dos proyecciones financieras, basadas en dos formas de
comercialización, una es cuando cliente adquiere uno o varios sistemas, instalados con servicio
por 24 meses, pagando de manera anticipada, con vencimiento contra factura a 30 días. La
segunda es pago mensual por mientras dura el servicio y en este pago va incluida la provisión de
equipos, es decir financiamiento a largo plazo, con una pequeña tasa de interés.
La moneda utilizada será dólares americanos (USD), debido a que esta divisa tiene la mayor
volatilidad en el proyecto, dadas sus fluctuaciones en los últimos años, puede ser muy sensible en
la rentabilidad del proyecto.
Las estimaciones de ventas suponen una primera compra de 10 kit, para tener previamente
armados, programados y listos para instalar al menos10 sistemas.
La forma de pago a proveedores es a 30 días, sin perjuicio de que se puedan lograr mejores
condiciones de pago con el desarrollo del negocio, se considera ésta una base mínima de
financiamiento como condición para cada proveedor.
Al costo directo de cada sistema audiovisual incluyendo el subsistema domótico, se le suma un
monto en dólares prorrateando la tasa de falla. Además, el costo directo de cada sistema debe
considerar también el costo de mantenimiento preventivo, que es fijo. De esta manera el costo ya
incluye los costos de mantenimiento con una tasa de falla bastante pesimista, apuntando a que
la proyección indique realmente cuál sería la mínima rentabilidad real. Este cálculo se muestra
en la tabla 3-4 a continuación.
Tabla 3-4 Costo mantenimiento correctivo prorrateado
Cálculo reparaciones, mantenimiento correctivo (USD)
Costo de visita técnica (medio día) $ 78,94
Costo máximo insumos electrónicos garantía $ 183,00
Costo insumos multimedia en garantía (fabricante) N/A
Costo máximo de reparación $ 261,94
Probabilidad de falla de un kit en 24 meses 5%
Valorización de tasa de falla prorrateada por equipo $ 13,10
Se entiende que el mantenimiento correctivo no es programado. Sí lo es el mantenimiento
preventivo, que debe ser calendarizado por el integrador en conjunto con la institución, en
periodos de vacaciones.
De la misma manera que anteriormente, en la tabla 3-5 a continuación, se calcula el costo del
mantenimiento preventivo, que se hace con todos los sistemas instalados cada 12 meses, por
recomendación del fabricante, en donde además se recambian algunas piezas de desgaste que se
puedan deteriorar con el uso, como inserciones de conexión, cables y filtros de ventilación de
proyectores multimedia, entre otros.
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Tabla 3-5 Costo mantenimiento preventivo prorrateado
Visitas por mantención (USD)
Costo de visita técnica (medio día) $ 78,94
Insumos multimedia para mantención $ 40,50
Costo máximo de mantención $ 119,44
Necesidad de mantención en 24 meses 100%
Valorización de tasa de falla prorrateada por equipo $ 119,44
Por ende, el costo directo final a considerar para cada sistema completo, unidad fundamental del
negocio proyectado con el sistema diseñado, es de USD 1,633.00 más impuestos.
En la siguiente página, en la tabla 3-6, se desarrolla una proyección financiera mes a mes, se
reflejan los dos modelos de financiamiento. Pago contado y pago a 24 meses, ambos con
continuidad operacional. En los dos modelos de negocio, el valor de venta a cliente final de cada
sistema es de USD 2,333.00 más impuestos.
En la proyección financiera, se ve 48 meses, de un modelo de pago en 24 cuotas mensuales, de 24
meses de actividad comercial.
Para la proyección financiera, se estimará dos parámetros. Primero, la penetración de mercado
del 14% sobre el universo de las 99 casas de estudio objetivo y segundo, que cada universidad llega
a implementar 50 salas de clases en 2 años. Esto significa que, en 2 años, la cantidad mínima de
sistemas vendidos se obtiene de un cálculo simple .
Se considera una estacionalidad del negocio, que justifica la distribución que se podrá apreciar
en el flujo de las ventas proyectadas, dada por los periodos de vacaciones donde será posible
vender e instalar la mayor cantidad de sistemas, y haya disponibilidad de los recintos para poder
trabajar en ellos.
Considérese también que, desde que se comienza la comercialización de los sistemas el primer
semestre, habrá escasas ventas, dado que el producto estaría siendo probado por los clientes y se
espera que las primeras compras sean menores, para así dentro de los 6 meses siguientes ir
comercializando más sistemas, a modo de estandarizar el equipamiento de la casa de estudios
respectiva. Es por este motivo que, en la proyección financiera, las ventas de los primeros
sistemas, aparecen el segundo mes y apenas con 2 unidades. La idea es considerar el efecto de
una lenta consolidación del producto del mercado en la proyección.
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3.4 Análisis y Sensibilidad
Considérese los supuestos de la proyección financiera definida en la sección 3.3, en que se estima
una venta de 707 unidades de sistemas en 2 años y los argumentos de dicha estimación. Una
penetración de mercado del 14% para un mercado donde hay 4 posibles competidores, suena
bastante moderada.
Si se aumentase la participación de mercado a un 21%, y se mantienen todos los demás supuestos,
las ventas ascienden a 1060 sistemas en 2 años.
El margen de venta supuesto en la proyección de ventas al contado es de un 30%, incluyendo
todos los costos directos, instalación y mantenciones.
En el caso del modelo de financiamiento con pago contado se obtiene una TIR igual a 16%, con lo
que se concluye que el proyecto, con una proyección de ventas muy moderada, tiene una muy
buena rentabilidad. Sin embargo, en el modelo con pago a 24 meses, la TIR es menor, solo un 4%,
pero el VAN aumenta de manera interesante, es decir, aumenta el tamaño del negocio, con una
tasa de retorno más lenta.
El flujo de caja acumulado al mes 48, por 24 meses de venta, es de USD 167.831, y el VAN USD
153.212, por lo tanto, el negocio deja interesantes utilidades.
Para tener una idea de la sensibilidad sobre el precio al cliente, la tabla 3-6 muestra un alza de un
15% del precio propuesto en la proyección de venta.
Tabla 3-6 Análisis de sensibilidad sobre precio cliente y volumen de ventas
Pago contado Pago contado (+15% precio) Pago contado (+50% ventas) Precio kit $ 2.333,00
Precio kit $ 2.683,00
Precio kit $ 2.333,00
VAN $ 153.212,25 VAN $ 318.078,33 VAN $ 298.514,31
TIR 15,8% TIR 24,9% TIR 18,7%
Pago 24 meses Pago 24 meses (+15% precio) Pago 24 meses (+50% ventas) Precio kit $ 2.333,00
Precio kit $ 2.683,00
Precio kit $ 2.333,00
VAN $ 430.535,30 VAN $ 636.999,84 VAN $ 636.999,84
TIR 4,2% TIR 5,6% TIR 4,6%
Sobre el punto de equilibrio, en modelo pago contado, se sitúa en vender 12 unidades de sistemas
instalados mensuales. En el modelo con pago a 24 meses, se sitúa en las 9 unidades de venta.
Esta diferencia radica principalmente en que, el negocio con pago a 24 meses tiene una
importante subvención financiera del integrador al mandante, no es gratis, la tasa de interés
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aplicada es de un 2,2% mensual, esta tasa de interés aporta a aumentar el valor del negocio
considerablemente. El integrador solo debe financiar anticipadamente el hardware, los servicios
de instalación y mantenimiento, así como sus gastos asociados, se prorratean a lo largo del
tiempo.
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4 Conclusiones La tecnología audiovisual en el aula es clave como herramienta de desarrollo de las nuevas
competencias que el mundo laboral y contexto digital les exige a los alumnos. Competencias
como estudio, análisis, capacidad de síntesis, liderazgo visual y justificación visual y esquemática
de forma creativa. Cambia no sólo la forma de comunicar o aprender, sino de transmitir,
interactuar, presentar, etc. El correcto uso de tecnología y su interacción entre docentes y
alumnos permite enseñar en el contexto comunicacional interactivo de los jóvenes de hoy,
desarrollar competencias de estudio, presentación, análisis. Es decir, permite enseñar en el actual
lenguaje con que ellos adquieren información.
El audio en el aula es importante, no solo por estar en los contenidos visuales sino también por la
relevancia en la salud de los docentes, nivela las diferencias auditivas entre los alumnos, y la
mejora en los resultados académicos. Ayuda a disminuir la tensión en la sala de clases.
El uso de tecnología audiovisual requiere coordinar al mismo tiempo varios equipos, controles
remotos, y configuraciones que a veces requieren expertiz técnica, tareas que un sistema de
control o domótico puede efectuar.
El sistema de control propuesto en sus etapas e interconexiones es presentado controlando dos
dispositivos. Los enlaces inalámbricos funcionan correctamente. Es programable para cualquier
equipo del cual se disponga información sobre sus comandos de control.
La programación y su estructura descrita en el punto 2.3.1, tiene consideraciones que hacen
posible hacer crecer el sistema que se diseña hoy para un proyector determinado, a un sistema
compatible con una biblioteca de dispositivos controlables, solo se debe generar un bloque para
cada modelo en el código fuente, el resto del programa se mantiene. Esto permite hacer de
manera expedita modificaciones sin tener que modificar el código completo, sino solo extractos
de su programación.
Sobre los modelos de comercialización propuestos en la evaluación económica, podemos decir
que con pago contado ofrece un retorno menor pero muy acelerado en comparación al modelo
con pago a 24 meses. Esto hace más atractiva la venta contado o a 30 días para los accionistas de
la compañía integradora de sistemas, dado que un rápido retorno, permite un crecimiento dada
la posibilidad de reinvertir. Este crecimiento incluso puede darse fuera del país aprovechando la
Conclusiones
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infraestructura del integrador propuesto, en Perú y Colombia, donde el mercado audiovisual en
la vertical de mercado educación superior, es mayor.
En el análisis de sensibilidad podemos concluir que el aumento en el precio de los sistemas, tiene
un alto impacto en el negocio y en el retorno para los inversionistas, más que un aumento en las
ventas, que podría exigir contar con una mayor infraestructura. Por lo tanto, una estrategia
propuesta para la comercialización podría ser que en la venta a 24 meses donde la TIR es menor,
un precio más elevado fuera disimulado por un alza leve en las cuotas, esto aumenta utilidad y
TIR, bajaría punto de equilibrio, lo que lo hace un negocio menos riesgoso.
En la venta al contado, muy apropiada en el caso de que el integrador contase con menor capital
de trabajo, escenario donde el retorno es muy rápido, la TIR es alta, se podría usar la sensibilidad
del negocio sobre la cantidad vendida, ofreciendo un pequeño descuento, a favor de generar
utilidades aún más rápido y dar espacio, luego de contar con mayor capital, a financiar grandes
cantidades de sistemas en entidades que no lo puedan pagar al contado.
De todas maneras, la comercialización en Chile de este producto sería una combinación de
ambas formas de pago por parte de clientes, dada las distintas políticas de inversión o momentos
económicos que puedan estar atravesando las casas de estudios. Por lo tanto, una combinación
moderada de financiamiento a clientes, que no origine tantas diferencias en los flujos de caja, con
políticas de precio como la explicada en el párrafo anterior, podría ser una receta magistral para
inversionistas de una empresa integradora de tecnología, dónde hoy los márgenes brutos de
comercialización son a veces de una cifra.
En términos tecnológicos el sistema por estar basado en un microcomputador, permite crecer en
funcionalidades, sin incurrir más costos, usando la conectividad disponible en los sistemas
Raspberri Pi, para implementar sistemas de control de acceso, eventual conexión a bases de
datos, controlar más dispositivos a través de los puertos disponibles, en fin, pocas horas de
programación, creatividad e innovación podrían aumentar el valor de esta propuesta con creces.
Finalmente, el proyecto concluye habiendo definido una solución de bajo costo, que
definitivamente aporta a la introducción de herramientas tecnológicas que promueven el
desarrollo de competencias necesarias para el docente y alumno en el mundo laboral actual,
además de mejorar la comunicación y la eficiencia en las horas de clases. Se realiza prueba de un
prototipo, cumpliendo con lo proyectado, en términos de costos y funcionalidad. El análisis
financiero arroja interesantes resultados en términos de utilidades además de generación de
empleo.
Se da por cumplido el objetivo general del proyecto.
57
5 Bibliografía
[1] A. Ronacher. [En línea]. Available: http://flask.pocoo.org.
[2] Python Software Foundation, [En línea]. Available: www.python.org.
[3] CNA Chile, «Comision nacional de acreditación,» [En línea]. Available: www.cnachile.cl.
[4] Gobierno de Chile, Ministerio de Educación, «www.enlaces.cl,» [En línea].
[5] M. Prensky, Digital Natives Digital Immigrants, vol. 9, MCB University Press, 2001.
[6] G. d. C. y. E. d. l. U. A. d. Barcelona, El uso del audiovisual en las aulas, Barcelona: Centro
Editor PDA, 2015.
[7] Agencia de Calidad de la Educación, Percepciones acerca del uso de las Tecnologías de
información y Comunicación (TIC) y los aprendizajes de los alumnos de enseñanza media,
Santiago, 2017.
[8] Departamento de Educación de Estados Unidos, Mainstream Amplification Resource Room
Study, 2005.
[9] Dahlquist, Classroom Amplification: Not Just, Los Angeles, California, 1998.
[10] C. C, The effects of noise in the speech, 1994.
[11] Asociación Chilena de Seguridad, «ACHS,» 2014. [En línea]. Available: www.achs.cl.
[12] Infocomm International University, «Inicio Rápido en la Industria Audiovisual,» [En línea].
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[13] Videocorp S.A., Fotografía sala de reuniones N°1, Santiago, 2018.
Bibliografía
58
[14] Infocomm University, «Inicio Rápido en la Industria Audiovisual, Control del sistema,» [En
línea]. Available: www.infocomm.org.
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[17] Smarticase LCC, «Smarti pi,» [En línea]. Available: www.smarticase.com.
[18] Nordic Semiconductors, «nRFL2401+Pluss Preliminary Product Specification,» 2008.
[19] ST Electronics, «32F0308DISCOVERY,» [En línea]. Available: www.st.com.
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[22] «Soymoju,» [En línea]. Available: http://soymoju.com.
[23] Ministerio de Hacienda, «Glosario,» [En línea]. Available: www.hacienda.cl. [Último acceso:
1 Octubre 2018].
59
A Especificaciones técnicas
A.1 Microcomputador Raspberry Pi.
La unidad usada como procesador de nuestro sistema de control posee las siguientes
especificaciones técnicas:
Procesador Broadcom BCM2837B0, Cortex-A53 (ARMv8) 64-bit SoC @ 1.4GHz
Memoria SDRAM 1GB LPDDR2
2.4GHz and 5GHz IEEE 802.11.b/g/n/ac wireless LAN, Bluetooth 4.2, BLE
Gigabit Ethernet over USB 2.0 (maximum throughput 300 Mbps)
GPIO, panel de conexión de 40 pines de propósito general e interconexión.
Interfaz full HD HDMI
puertos USB 2.0
Puerto CSI para conexión a cámara accesorio
Puerta DSI para conexión a pantalla táctil
Puerto de audio estéreo, y video compuesto de 4 polos
Puerto de tarjeta Micro SD para sistema operativo y almacenamiento
Conexión de alimentación 5V, 2.5A, de corriente continua
Apéndices
60
A.2 Raspberry Pi Display.
Unidad utilizada como interfaz de usuario, sus especificaciones son las siguientes:
Display LCD de resolución de 800 x 480 RGB.
24 bit de color
Calidad industrial, 140° de ángulo de visión horizontal y 130° en vertical
Capacidad de hasta 10 puntos en multitáctil
Control de back light del panel
Frame de anclaje posterior para Raspberry Pi
Vida útil del back light del panel: 20000 horas
Temperatura de operación desde -20 a 70° C
Relación de Contraste de 500 a 1
Brillo promedio del panel 250 cd/m2
Apéndices
61
A.3 Transceptor NRF24L01.
Fabricado por la compañía Nordic, el NRF24L01 integra un transceptor RF (transmisor + receptor)
en la banda ISM entre los 2.400GHz y 2.4835GHz, para uso gratuito. La velocidad de transmisión
es configurable entre 250 Kbps, 1Mbps, y 2 Mbps y permite la conexión simultánea con hasta 6
dispositivos. El NRF24L01 también incorpora la lógica necesaria para que la comunicación sea
robusta, como corrección de errores y reenvío de datos si es necesario, liberando de esta tarea al
procesador. El control del módulo se realiza a través de bus SPI, por lo que es sencillo comunicarse
con el microcomputador Raspberry Pi o con el microcontrolador de las unidades de control
usadas. Sus características clave definidas por el fabricante, son:
Worldwide 2.4GHz ISM band operation
Up to 2Mbps on air data rate
Ultra low power operation
11.3mA TX at 0dBm output power
12.3mA RX at 2Mbps air data rate
900nA in power down
22 A in standby-I
On chip voltage regulator
1.9 to 3.6V supply range
Enhanced ShockBurst™
Automatic packet handling
Auto packet transaction handling
data pipe MultiCeiver™
Air compatible with nRF2401A, 02, E1 and E2
Low cost BOM • ±60ppm 16MHz crystal
5V tolerant inputs
Compact 20-pin 4x4mm QFN package
Apéndices
62
A.4 Microcontrolador ARM STM32F0308.
Microcontrolador ARM® 32-bit Cortex®, fabricado por ST Electronics, algunas especificaciones:
CPU, frequency up to 48 MHz
Memories – 16 to 256 Kbytes of Flash memory – 4 to 32 Kbytes of SRAM with HW parity
CRC calculation unit
Reset and power management – Digital & I/Os supply: VDD = 2.4 V to 3.6 V – Analog
supply: VDDA = VDD to 3.6 V – Power-on/Power down reset (POR/PDR) – Low power
modes: Sleep, Stop, Standby
Clock management – 4 to 32 MHz crystal oscillator – 32 kHz oscillator for RTC with
calibration – Internal 8 MHz RC with x6 PLL option – Internal 40 kHz RC oscillator.
Up to 55 fast I/Os – All mappable on external interrupt vectors – Up to 55 I/Os with 5V
tolerant capability
5-channel DMA controller
One 12-bit, 1.0 s ADC (up to 16 channels) – Conversion range: 0 to 3.6 V – Separate analog
supply: 2.4 V to 3.6 V
Calendar RTC with alarm and periodic wakeup from Stop/Standby
11 timers – One 16-bit advanced-control timer for six-channel
PWM output
Interfaces de comunicación: I2C x2, SPI x2, UART x2.
63
B Códigos de programación B.1 Código fuente unidad de control lenguaje C.
B.1.1 Código fuente para unidad de control, bloque main.c
El código del listado B-1, posee la programación del programa principal, Main. C, de la unidad de
control asociada al video proyector NEC M301X, parte del sistema audiovisual a controlar.
Listado apéndice B-1 Código principal unidad de control para proyector multimedia NEC.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "main.h" #include "stm32f0xx_hal.h" /* USER CODE BEGIN Includes */ #include "necFamilyControl.h" #include "multimediaProduct.h" #include "nrf24l01.h" #include "usartConfig.h" #include <stdio.h> #include <stdint.h> /* USER CODE END Includes */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ SPI_HandleTypeDef hspi1; UART_HandleTypeDef huart1; UART_HandleTypeDef huart2; /* USER CODE BEGIN PV */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* Buffer used for transmission */ //uint8_t aTxStartMessage[] = "\n\r ****UART-Hyperterminal communication based on IT ****\n\r"; //#define RXBUFFERSIZE 20 /* Buffer used for reception */ //uint8_t aRxBuffer[20];
Apéndices
64
40 41 42 43 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112
/* USER CODE END PV */ /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ void SystemClock_Config(void); static void MX_GPIO_Init(void); static void MX_SPI1_Init(void); static void MX_USART1_UART_Init(void); static void MX_USART2_UART_Init(void); /* USER CODE BEGIN PFP */ /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ /* USER CODE END PFP */ /* USER CODE BEGIN 0 */ /* USER CODE END 0 */ /** * @brief The application entry point. * * @retval None */ int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_SPI1_Init(); MX_USART1_UART_Init(); MX_USART2_UART_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ printf("\n\n\nInitiating Controller USART2 user\n"); /* User start transmission data through "TxBuffer" buffer */ HAL_Delay(500); multimediaInit(&huart1); //Init UART 1 /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */
Apéndices
65
113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183
/* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_8); multimediaLoop(); HAL_Delay(10); /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ } /** * @brief System Clock Configuration * @retval None */ void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct; RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit; /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI; RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = 16; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL4; RCC_OscInitStruct.PLL.PREDIV = RCC_PREDIV_DIV1; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { _Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks */ RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK) { _Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1; PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_SYSCLK; if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK) { _Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } /**Configure the Systick interrupt time */ HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000); /**Configure the Systick */ HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);
Apéndices
66
184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253
/* SysTick_IRQn interrupt configuration */ HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0); } /* SPI1 init function */ static void MX_SPI1_Init(void) { /* SPI1 parameter configuration*/ hspi1.Instance = SPI1; hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_2; hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE; hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; hspi1.Init.CRCPolynomial = 7; hspi1.Init.CRCLength = SPI_CRC_LENGTH_DATASIZE; hspi1.Init.NSSPMode = SPI_NSS_PULSE_DISABLE; if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK) { _Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } } /* USART1 init function */ static void MX_USART1_UART_Init(void) { huart1.Instance = USART1; huart1.Init.BaudRate = 38400; huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE; huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT; if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) { _Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } } /* USART2 init function */ static void MX_USART2_UART_Init(void) { huart2.Instance = USART2; huart2.Init.BaudRate = 38400; huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; huart2.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE; huart2.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT; if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK) { _Error_Handler(__FILE__, __LINE__); }
Apéndices
67
254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325
} /** Configure pins as * Analog * Input * Output * EVENT_OUT * EXTI */ static void MX_GPIO_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; /* GPIO Ports Clock Enable */ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); /*Configure GPIO pin Output Level */ HAL_GPIO_WritePin(NRF25L01_CE_GPIO_Port, NRF25L01_CE_Pin, GPIO_PIN_RESET); /*Configure GPIO pin Output Level */ HAL_GPIO_WritePin(NRF24_CSN_GPIO_Port, NRF24_CSN_Pin, GPIO_PIN_SET); /*Configure GPIO pin Output Level */ HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET); /*Configure GPIO pin : PA0 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pin : NRF25L01_CE_Pin */ GPIO_InitStruct.Pin = NRF25L01_CE_Pin; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(NRF25L01_CE_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pin : NRF24_CSN_Pin */ GPIO_InitStruct.Pin = NRF24_CSN_Pin; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(NRF24_CSN_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pins : PC8 PC9 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); } /* USER CODE BEGIN 4 */ /* USER CODE END 4 */ /** * @brief This function is executed in case of error occurrence. * @param file: The file name as string. * @param line: The line in file as a number. * @retval None */ void _Error_Handler(char *file, int line) { /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
Apéndices
68
326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */ while(1) { } /* USER CODE END Error_Handler_Debug */ } #ifdef USE_FULL_ASSERT /** * @brief Reports the name of the source file and the source line number * where the assert_param error has occurred. * @param file: pointer to the source file name * @param line: assert_param error line source number * @retval None */ void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line) { /* USER CODE BEGIN 6 */ /* User can add his own implementation to report the file name and line number, tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */ /* USER CODE END 6 */ } #endif /* USE_FULL_ASSERT */ /** * @} */ /** * @} */
Apéndices
69
B.1.2 Código fuente para bloque Multimedia Product.c
Listado apéndice B-2 Código del proceso Multimedia Product, en unidad de control
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61
#include "nrf24l01.h" #include <stm32f0xx_hal.h> #include <stdio.h> #include "main.h" #include "necFamilyControl.h" #include "multimediaProduct.h" #include <stm32f0xx_hal.h> NEC_Control_Struct necControl; //INITIAL Library void multimediaInit(UART_HandleTypeDef *uart){ /*GATHER DEVICE DATA*/ init_nec_Control(uart,&necControl); necFamilyControl_gatherData(&necControl); /* NRF24L01 */ nrf24l01_initDevice(); HAL_Delay(100); /*NRF24L01 set RECIEVER*/ nrf24l01_EnhanceShockBurst_Reciever(); } uint8_t data[32]; void multimediaLoop(){ nrf24l01_loop(data); if(data[0]!=0){ sendControlSignal(data[1]); data[0]= 0; } } void sendControlSignal(uint8_t command){ switch(command){ case 1: printf("initiate_dev_PowerON();\n\r"); initiate_dev_PowerON(&necControl); break; case 2: printf("initiate_dev_PowerOFF();\n\r");
Apéndices
70
62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87
initiate_dev_PowerOFF(&necControl); break; case 3: printf("set HDMI1\n\r"); switchInput(HDMI1,&necControl); break; case 4: printf("set HDMI2\n\r"); switchInput(HDMI2,&necControl); break; case 5: printf("MUTE ON\n\r"); necFamilyControl_mute_ON_Sound(&necControl); break; case 6: printf("MUTE OFF\n\r"); necFamilyControl_mute_OFF_Sound(&necControl); break; default: printf("Error Command not Configured\n\r"); break; } }.
Apéndices
71
B.1.3 Código fuente para bloque CTRL NEC, necFamilyControl.c
Listado apéndice B-3 Código principal unidad de control para proyector multimedia NEC.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63
/* * necFamilyControl.c * * Created on: Apr 28, 2018 */ #include "necFamilyControl.h" #include <stdint.h> #include <stm32f0xx_hal.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdbool.h> //NP-ME301X MODELO CONSTANTS static const uint8_t nec_powerON_COMMAND[] = {0x02,0x00,0x00,0x00,0x00,0x02}; static const uint8_t nec_powerOFF_COMMAND[] = {0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x03}; static const uint8_t nec_Input_Sw_Change_HDMI1[] = {0x02,0x03,0x00,0x00,0x02,0x01,0xA1,0xA9}; static const uint8_t nec_Input_Sw_Change_HDMI2[] = {0x02,0x03,0x00,0x00,0x02,0x01,0xA2,0xAA}; static const uint8_t nec_MODEL_NAME_REQUEST[]= {0x00, 0x85, 0x00, 0x00, 0x01, 0x04, 0x8A}; //7 static const uint8_t nec_SERIAL_NUMBER_REQUEST[]= {0x00, 0xBF, 0x00, 0x00, 0x02, 0x01, 0x06, 0xC8}; //8 static const uint8_t nec_BASE_MODEL_TYPE_REQUEST[]= {0x00, 0xBF, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0xC0}; //7 static const uint8_t nec_RUNNING_STATUS_REQUEST[]= {0x00, 0x85, 0x00, 0x00, 0x01, 0x01, 0x87}; //7 static const uint8_t nec_SOUNT_MUTE_ON[]= {0x02, 0x12, 0x00, 0x00, 0x00, 0x14}; //6 static const uint8_t nec_SOUNT_MUTE_OFF[]= {0x02, 0x13, 0x00, 0x00, 0x00, 0x15}; //6 void init_nec_Control(UART_HandleTypeDef *uart,NEC_Control_Struct *necStruct){ NEC_Control_Struct newNecControl; newNecControl.uartDevice = uart; //Set's Serial Port *necStruct = newNecControl; //Returns Control Structure }
Apéndices
72
64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135
uint8_t sendCommand2( const uint8_t array[],uint8_t size,uint8_t response[],uint8_t sizeResponse,uint32_t timeout, NEC_Control_Struct *necStruct){ uint8_t data[10]; uint8_t responseError = NO_ERROR; memcpy(data,array,size); HAL_UART_Transmit(necStruct->uartDevice,data, size,1000); HAL_UART_Receive(necStruct->uartDevice,response,sizeResponse,timeout); displayArray(response,sizeResponse); //If message is not valid or have errors if (!necFamilyControl_check_message(response,sizeResponse,array)){ responseError= INVALID_RESPONSE_MESSAGE; printf("\t#Invalid Message\n\r"); } return responseError; } void necFamilyControl_mute_ON_Sound(NEC_Control_Struct *necStruct){ uint8_t response[15]={0}; sendCommand2(nec_SOUNT_MUTE_ON,6,response,8,100,necStruct); } void necFamilyControl_mute_OFF_Sound(NEC_Control_Struct *necStruct){ uint8_t response[15]={0}; sendCommand2(nec_SOUNT_MUTE_OFF,6,response,8,100,necStruct); } void initiate_dev_PowerON(NEC_Control_Struct *necStruct){ uint8_t response[10]={0}; sendCommand2(nec_powerON_COMMAND,6,response,8,100,necStruct); HAL_Delay(20000); } void initiate_dev_PowerOFF(NEC_Control_Struct *necStruct){ uint8_t response[10]={0}; uint8_t error_count = 0; uint8_t command_count = 0; while(true){ command_count++; //Loop wile message back is invalid 100ms wait while (sendCommand2(nec_powerOFF_COMMAND,6,response,8,100,necStruct)!=NO_ERROR){ printf("ERROR PROCESS ON POWER OFF RESPONSE RESENDING\n\r"); HAL_Delay(1000); error_count++; if(error_count>3){ printf("ERROR LIMIT REACHED ON MESSAGE\n\r"); break; } }
Apéndices
73
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206
if ((response[0]==0x22) && (response[1]==0x01) && (response[4]==0x00)){ //Command Success 22h 01h <ID1> <ID2> 00h <CKS> printf("Valid response to Command POWER OFF FINISH \n\r"); break; }else if((response[0]==0xA2) && (response[1]==0x01) && (response[4]==0x02)){ //Command FAILS A2h 01h <ID1> <ID2> 02h <ERR1> <ERR2> <CKS> printf("Command FAILED\n\r"); }else{ printf("UNKNOWN\n\r"); } if (command_count>100){ printf("COMAND LOOP FAILED EXITING\n\r"); break; } HAL_Delay(10000); } } void necFamilyControl_gatherData(NEC_Control_Struct *necStruct){ uint8_t response[45]={0}; printf("F->necFamilyControl_gatherData\n\r"); /*DETECT CONNECTED DATA DEVICE*/ uint8_t r1 = sendCommand2(nec_BASE_MODEL_TYPE_REQUEST,7,response,43,100,necStruct); /*Gets Connected Device NameID*/ if (r1 == NO_ERROR){ char deviceName[32]; int cont = 8; while (true){ deviceName[cont-8] =response[cont]; if(response[cont]==0) break; if(cont>=16) break; cont++; } /* CHECK IF DEVICE IS SUPPORTED LOAD DATA IF REQUIRED*/ necFamilyControl_supportedDevices(deviceName); }else{ printf("error getting MODEL NAME\n\r"); } /* CHECK RUNNING STATUS */ printf("Check Running Status of device\n\r"); sendCommand2(nec_RUNNING_STATUS_REQUEST,7,response,43,100,necStruct); if (response[7] == 0x00){ //POWER OFF necStruct->power_status = false;} else if (response[7] == 0x01) { //POWER ON necStruct->power_status = true;} if (response[8] == 0x00){ //POWER OFF necStruct->cooling_process = false;}
Apéndices
74
207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276
else if (response[8] == 0x01) { //POWER ON necStruct->cooling_process = true;} printf("POWER STATUS %s \n\r",necStruct->power_status?"true":"false"); printf("COOLING PROCESS %s\n\r",necStruct->cooling_process?"true":"false"); printf("Power On/Off process %02x\n\r",response[9]); printf("Operation status %02x\n\r",response[10]); } void displayArray(uint8_t data[],uint8_t size){ printf("Array Display->"); for(int i=0;i<size;i++){ printf(" %02x ",data[i]); }printf("\n\r"); } void switchInput(int sourceID,NEC_Control_Struct *necStruct){ uint8_t response[45]={0}; switch (sourceID) { case HDMI1: sendCommand2(nec_Input_Sw_Change_HDMI1,8,response,12,100,necStruct); break; case HDMI2: sendCommand2(nec_Input_Sw_Change_HDMI2,8,response,12,100,necStruct); break; default: break; } } void necFamilyControl_supportedDevices(char dataName[]){ if (strcmp(dataName,"ME301X")==0){ printf("Supported device ME301X Detected\n\r"); }else{ printf("Device Not Supported\n\r"); } } bool necFamilyControl_check_message(uint8_t data[], uint8_t size,const uint8_t array[]){ bool valid = false; uint8_t CKS = 0; if (data[0]==0){ printf("Message Error on byte 0\n\r"); return(false); }
Apéndices
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278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305
if (array[1] != data[1] ) { printf("Message Error on byte 1 %02x %02x \n\r",array[1],data[1]); return(false); } for(int i =0;i<size;i++){ CKS = CKS + data[i]; if(CKS==data[i+1]){ valid = true; break; } } if(valid){ printf("Valid Message\n\r");} else{ printf("Message Error Format\n\r");} return (valid); }
Apéndices
76
B.1.4 Código fuente para sección CTRL NRF24L01, nrf24l01.c
Listado apéndice B-4 Código sección CTRL NRF24L01.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66
/* * nrf24l01.c * * Created on: Apr 29, 2018 */ #include <stdint.h> #include "spi_nrf24l01.h" #include "nrf24l01.h" #include <main.h> #include <stm32f0xx_hal.h> #include <string.h> //READ REGISTER OF NRF24L01 uint8_t nrf24l01_readRegister(uint8_t addr){ uint8_t transmit[2]; uint8_t result[2]; transmit[0] = nrf24l01_buildCommand(addr,NRF24L01_READ); spi_nrf24l01_TransmitReceive(transmit,result,2); return (result[1]); } /*WRITE REGISTER NRF24L01*/ void nrf24l01_writeRegister(uint8_t addr,uint8_t value){ uint8_t transmit[2]; uint8_t result[2]; transmit[0] = nrf24l01_buildCommand(addr,NRF24L01_WRITE); transmit[1] = value; spi_nrf24l01_TransmitReceive(transmit,result,2); } /*SET BIT REGISTER*/ void nrf24l01_setBit(uint8_t addr,uint8_t bit){ uint8_t regVal = nrf24l01_readRegister(addr); regVal |= (1<<bit); nrf24l01_writeRegister(addr,regVal); } void nrf24l01_clearBit(uint8_t addr,uint8_t bit){ uint8_t regVal = nrf24l01_readRegister(addr); regVal &= ~((uint8_t)1<<bit); nrf24l01_writeRegister(addr,regVal); } void nrf24l01_writeRegister5(uint8_t addr,uint8_t value[]){ uint8_t transmit[6]; uint8_t result[6]; transmit[0] = nrf24l01_buildCommand(addr,NRF24L01_WRITE); transmit[1] = value[0]; transmit[2] = value[1]; transmit[3] = value[2]; transmit[4] = value[3]; transmit[5] = value[4]; spi_nrf24l01_TransmitReceive(transmit,result,6); } /*Not Been Used*/ uint8_t nrf24l01_invertADDR(uint8_t addr){
Apéndices
77
67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138
uint8_t lookup[] = { 0b00000, 0b10000, 0b01000, 0b11000, 0b00100, 0b10100, 0b01100, 0b11100, 0b00010, 0b10010, 0b01010, 0b11010, 0b00110, 0b10110, 0b01110, 0b11110, 0b00001, 0b10001, 0b01001, 0b11001, 0b00101, 0b10101, 0b01101, 0b11101, 0b00011, 0b10011, 0b01011, 0b11011, 0b00111, 0b10111, 0b01111, 0b11111}; return lookup[addr]; } /*Build Command Byte*/ uint8_t nrf24l01_buildCommand(uint8_t addr,enum nrf24l01_RW rw){ uint8_t temp; temp = ((uint8_t)addr ) | ((uint8_t)rw <<5); return temp; } /* Activate Deactivate TX RX Modes */ void nrf24l01_Activate(){ HAL_GPIO_WritePin(NRF25L01_CE_GPIO_Port, NRF25L01_CE_Pin, GPIO_PIN_SET); } void nrf24l01_DeActivate(){ HAL_GPIO_WritePin(NRF25L01_CE_GPIO_Port ,NRF25L01_CE_Pin,GPIO_PIN_RESET); } /*Display Registers*/ void nrf24l01_displayRegisters(){ uint8_t data = 0 ; for(uint8_t i = 0; i< 0x17;i++){ data = nrf24l01_readRegister(i); } } void nrf24l01_displayReg(uint8_t addr){ uint8_t regVal = nrf24l01_readRegister(addr); printf("REG %02x %02x\n\r",addr,regVal); } uint8_t nrf24l01_getStatus(){ uint8_t transmit[1]; uint8_t result[1]; transmit[0] = 0xFF; spi_nrf24l01_TransmitReceive(transmit,result,1); return (result[0]); } void nrf24l01_r_rx_payload(uint8_t size,uint8_t data[32]){ uint8_t transmit[33]; uint8_t result[33]; transmit[0] = 0b01100001; spi_nrf24l01_TransmitReceive(transmit,result,size+1); memcpy(data,&result[1],32); }
Apéndices
78
139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187
/*Need to be called before everything*/ void nrf24l01_initDevice(){ nrf24l01_DeActivate(); spi_nrfl01_dummy(); //Needed to initiate correctly SPI spi_nrf24l01_init(); //Init SPI Chip Select HAL_Delay(10); } void nrf24l01_EnhanceShockBurst_Reciever(){ nrf24l01_setBit(NRF24L01_CONFIG,PRIM_RX); nrf24l01_setBit(NRF24L01_CONFIG,POWER_UP); nrf24l01_setBit(NRF24L01_EN_AA, ENAA_P0); nrf24l01_writeRegister(NRF24L01_RX_PW_P0,32); nrf24l01_Activate(); } uint8_t statusValue; void nrf24l01_loop(uint8_t data[32]){ statusValue = nrf24l01_getStatus(); if((statusValue&(1<<RX_DR))>0){ printf("Channel received %2i <%02x>\n\r",(statusValue&RX_P_NO_MASK)>>1,statusValue); nrf24l01_r_rx_payload(32,data); statusValue = nrf24l01_getStatus(); if ((statusValue&RX_P_NO_MASK)!=0b00001110) printf("extra Loads HANDLER\n\r"); nrf24l01_setBit(NRF24L01_STATUS,RX_DR); //Clean RX_DX } }
Apéndices
79
B.1.5 Librerías, definiciones y otros.
Se pueden encontrar éstas, además de los códigos anteriores, en el CD ROM, el listado de ellas
son:
Spi_nrfl24L01.c
Stm32f0xx_hal_msp.c
Stm32f0xx_it.c
System_stm32f0xx.c
UsartConfig.c
Se adjunta también en el CD ROM, el instalador de un editor de código, para su manipulación.
Apéndices
80
B.2 Código fuente Microcomputador.
B.2.1 Código aplicación en Python.
Listado apéndice B-5 Código Python aplicación en microcomputador.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63
from flask import Flask, render_template import datetime import RPi.GPIO as GPIO import nrfl24Class import time app = Flask(__name__) nrf = nrfl24Class.Nrf24Class() GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setwarnings(False) GPIO.setup(21,GPIO.OUT) GPIO.setup(18,GPIO.OUT) GPIO.output(21,GPIO.LOW) GPIO.output(18,GPIO.LOW) on = True @app.route("/ALLON") def allON(): print("ALLON") nrf.FlushTx() GPIO.output(21,GPIO.HIGH) nrf.write_register(0x07,0b00010000) nrf.TXmode() #if (on == True): data =[1,1,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2] #on = False #else: # data =[1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2] # on = True nrf.CE_active() time.sleep(0.1) nrf.wtxpayload(data) #time.sleep(10) #reg = nrf.read_register(0x07); time.sleep(0.1) nrf.CE_disable() time.sleep(0.1) #nrf.showRegs() time.sleep(5) GPIO.output(21,GPIO.LOW) return "nothing" @app.route("/MUTEON") def muteON(): print("/MUTEON") nrf.FlushTx()
Apéndices
81
64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135
nrf.write_register(0x07,0b00010000) nrf.TXmode() data =[1,5,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2] nrf.CE_active() time.sleep(0.1) nrf.wtxpayload(data) time.sleep(0.1) nrf.CE_disable() time.sleep(0.1) return "nothing" @app.route("/AUDIONIN1") def audioIn1(): print("/AUDIONIN1") nrf.FlushTx() nrf.write_register(0x07,0b00010000) nrf.TXmode() data =[1,7,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2] nrf.CE_active() time.sleep(0.1) nrf.wtxpayload(data) time.sleep(0.1) nrf.CE_disable() time.sleep(0.1) return "nothing" @app.route("/AUDIONIN2") def audioIn2(): print("/AUDIONIN2") nrf.FlushTx() nrf.write_register(0x07,0b00010000) nrf.TXmode() data =[1,8,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2] nrf.CE_active() time.sleep(0.1) nrf.wtxpayload(data) time.sleep(0.1) nrf.CE_disable() time.sleep(0.1) return "nothing" @app.route("/MUTEOFF") def muteOFF(): print("/MUTEOFF") nrf.FlushTx() nrf.write_register(0x07,0b00010000) nrf.TXmode() data =[1,6,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2] nrf.CE_active() time.sleep(0.1) nrf.wtxpayload(data) time.sleep(0.1) nrf.CE_disable() time.sleep(0.1) return "nothing" @app.route("/ALLOFF") def allOFF(): print("/ALLOFF") GPIO.output(18,GPIO.HIGH) nrf.FlushTx() nrf.write_register(0x07,0b00010000) nrf.TXmode()
Apéndices
82
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206
data =[1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2] nrf.CE_active() time.sleep(0.1) nrf.wtxpayload(data) time.sleep(0.1) nrf.CE_disable() time.sleep(0.1) time.sleep(5) GPIO.output(18,GPIO.LOW) return "nothing" @app.route("/vol0") def vol0(): print("VOL 0") nrf.FlushTx() nrf.write_register(0x07,0b00010000) nrf.TXmode() data =[1,9,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2] nrf.CE_active() time.sleep(0.1) nrf.wtxpayload(data) time.sleep(0.1) nrf.CE_disable() time.sleep(0.1) return "nothing" @app.route("/vol50") def vol50(): print("VOL 50%") nrf.FlushTx() nrf.write_register(0x07,0b00010000) nrf.TXmode() data =[1,10,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2] nrf.CE_active() time.sleep(0.1) nrf.wtxpayload(data) time.sleep(0.1) nrf.CE_disable() time.sleep(0.1) return "nothing" @app.route("/vol100") def vol100(): print("VOL 100%") nrf.FlushTx() nrf.write_register(0x07,0b00010000) nrf.TXmode() data =[1,11,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2] nrf.CE_active() time.sleep(0.1) nrf.wtxpayload(data) time.sleep(0.1) nrf.CE_disable() time.sleep(0.1) return "nothing" @app.route("/hdmi1") def setHDMI1(): print("HDMI1") nrf.FlushTx() nrf.write_register(0x07,0b00010000) nrf.TXmode() data =[1,3,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2]
Apéndices
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207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241
nrf.CE_active() time.sleep(0.1) nrf.wtxpayload(data) nrf.CE_disable() time.sleep(0.1) return "nothing" @app.route("/hdmi2") def setHDMI2(): print("HDMI2") nrf.FlushTx() nrf.write_register(0x07,0b00010000) nrf.TXmode() data =[1,4,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2] nrf.CE_active() time.sleep(0.1) nrf.wtxpayload(data) nrf.CE_disable() return "nothing" @app.route('/') def index(): templateData = { } return render_template('main.html', **templateData) if __name__ == '__main__': app.run(debug=True, host='127.0.0.1')
Apéndices
84
B.2.2 Códigos auxiliaries, librerías, definiciones en python utilizadas .py.
Se pueden encontrar éstas, además de los códigos anteriores, en el CD ROM, el listado de ellas
son:
Common.py
Multimedia.py
Nrf24L01.py
Nrf24L01Constants.py
Nrfl24Class.py
SpiHandler.py
Apéndices
85
B.3 Código html, interfaz de usuario.
Listado apéndice B-6 Código html interfaz de usuario en html
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<!DOCTIPE html> <head> <script type="text/javascript" src="{{ url_for('static', filename='jquery.min.js') }}"></script> <meta http-equiv="refresh" content="1"> <link rel="stylesheet" href="../static/style.css/"> </head> <body> <h1 style="margin-left:60px;">Main Control System</h1> <form> <div style=' text-align:center;'> <a href=# id='allON'><input type = "button" value = "ON" style="width:200px;height:75px;" /></a> </div> <div style=' text-align:center;margin-top:10px;'> <a href=# id='allOFF'><input type = "button" value = "OFF" style="width:200px;height:75px;" /></a> </div> <div style='margin-top:100px;height:200px;width:100%;display:inline-block;' > <div style='margin-left:50px;width:80px;height:180px;padding:10px;z-index=10;'> <div style='width: 80px;'> <a href=# id=vol0><input type = "button" value = "Vol 0%" style="width:80px;font-size:10px;padding:20px;" /></a> </div> <div style='width: 80px;margin-top:10px;'> <a href=# id=vol50><input type = "button" value = "Vol 50%" style="width:80px;font-size:10px;padding:20px;" /></a> </div> <div style='width: 80px;margin-top:10px;'> <a href=# id=vol100><input type = "button" value = "Vol 100%" style="width:80px;font-size:10px;padding:20px;" /></a> </div> </div> <div style='z-index:11;height:100px;width:170px;position:fixed;top:260px;right:20px;' > <a href=# id=HDMI1button><input type = "button" value = "HDMI 1" style="width:170px;font-size:30px;padding:20px;" /></a> </div> <div style='z-index:11;height:100px;width:170px;position:fixed;top:390px;right:20px;' > <a href=# id=HDMI2button><input type = "button" value = "HDMI 2" style="width:170px;font-size:30px;padding:20px;" /></a> </div> <div style='margin-top:10px;' >
Apéndices
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<a href=# id=muteOn><input type = "button" value = "Mute ON" style=";font-size:15px;padding:20px;" /></a> <a href=# id=muteOff><input type = "button" value = "Mute Off" style=";font-size:15px;padding:20px;" /></a> </div> <div style='margin-top:20px;' > <a href=# id=audioIn1><input type = "button" value = "Audio In 1" style=";font-size:15px;padding:20px;" /></a> <a href=# id=audioIn2><input type = "button" value = "Audio In 2" style=";font-size:15px;padding:20px;" /></a> </div> </div> </form> <script type=text/javascript> $(function() { $('a#audioIn1').bind('click', function() { $.getJSON('/AUDIONIN1', function(data) { //do nothing }); return false; }); }); </script> <script type=text/javascript> $(function() { $('a#audioIn2').bind('click', function() { $.getJSON('/AUDIONIN2', function(data) { //do nothing }); return false; }); }); </script> <script type=text/javascript> $(function() { $('a#allON').bind('click', function() { $.getJSON('/ALLON', function(data) { //do nothing }); return false; }); }); </script> <script type=text/javascript> $(function() { $('a#allOFF').bind('click', function() { $.getJSON('/ALLOFF', function(data) { //do nothing }); return false; }); }); </script> <script type=text/javascript> $(function() {
Apéndices
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$('a#vol0').bind('click', function() { $.getJSON('/vol0', function(data) { //do nothing }); return false; }); }); </script> <script type=text/javascript> $(function() { $('a#vol50').bind('click', function() { $.getJSON('/vol50', function(data) { //do nothing }); return false; }); }); </script> <script type=text/javascript> $(function() { $('a#vol100').bind('click', function() { $.getJSON('/vol100', function(data) { //do nothing }); return false; }); }); </script> <script type=text/javascript> $(function() { $('a#HDMI1button').bind('click', function() { $.getJSON('/hdmi1', function(data) { //do nothing }); return false; }); }); </script> <script type=text/javascript> $(function() { $('a#HDMI2button').bind('click', function() { $.getJSON('/hdmi2', function(data) { //do nothing }); return false; }); }); </script> <script type=text/javascript> $(function() { $('a#muteOn').bind('click', function() { $.getJSON('/MUTEON', function(data) { //do nothing }); return false; }); }); </script> <script type=text/javascript> $(function() { $('a#muteOff').bind('click', function() { $.getJSON('/MUTEOFF', function(data) {
Apéndices
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210 211 212 213 214 215 216 217 218 219
//do nothing }); return false; }); }); </script> </body> </html>