Sistema de control de equipos electrónicos vía Internet mediante dispositivos móviles

Verástegui, Romero Hugo Armando

Sariñana, Cossio Carlos Alberto Arellano, López Roberto Carlos

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey

Paseo del Tecnológico 751. Colonia Ampliación La Rosita. Torreón, Coahuila, México. C.P. 27250 Tel. (52/871) 729630000

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capo.saric@gmail.com rober_arellano@hotmail.com

Resumen En este trabajo se desarrolla un sistema integrado que permite la comunicación entre diferentes equipos electrodomésticos o industriales, con una aplicación para dispositivos móviles que hace posible su manipulación y monitoreo vía Internet, desde cualquier parte del mundo. Este se compone de dos grandes bloques; por un lado se tiene al microcontrolador PIC de Microchip 18F2550 destinado al control y monitoreo de los equipos y sensores requeridos para conocer su estado, y por el otro el bloque constituido por el dispositivo móvil que sirve de interfaz con el usuario y soporta la aplicación, desarrollada para el sistema operativo iOS. La comunicación entre estos dos bloques se realiza empleando el protocolo TCP/IP para el intercambio de señales, garantizando que se puedan ejecutar determinadas acciones sobre los equipos de una vivienda o centro de trabajo de forma remota.

Palabras clave: dispositivos móviles, PIC, TCP/IP, interfaz.

1. Introducción

Este proyecto se basa en el desarrollo de un sistema integrado que permita la comunicación entre diferentes equipos electrodomésticos o equipos industriales, con una aplicación para dispositivos móviles que haga posible su manipulación y monitoreo vía Internet, desde cualquier parte del mundo.

2. Desarrollo

El trabajo se compone de dos grandes plataformas, por un lado se tiene un microcontrolador PIC de Microchip destinado al control y monitoreo de varios equipos y sensores, y por otro lado un dispositivo móvil con el sistema operativo iOS, creado por Apple INC, que sirva de interfaz con el usuario. Esto se puede apreciar en la figura 1.

La comunicación entre ambas plataformas se realiza por medio de Internet, por lo cual, tanto el microcontrolador como el dispositivo móvil deben ser capaces de conectarse a la red WIFI, para lograr establecer comunicación. El protocolo empleado para la transmisión de datos es el denominado TCP/IP.

El microcontrolador empleado fue el PIC18F2550 de la familia 18F, que es la familia de mayor gama que ofrece la firma en microcontroladores de 8 bits. Consta de 32KB de memoria de programa, 2048 bytes de memoria de datos SRAM, 256 bytes de memoria tipo EEPROM, frecuencia máxima de operación de 48Mhz con PLL, y múltiples periféricos internos como son la inclusión de temporizadores, módulos CCP, bus de comunicación I2C, SPI, USART, USB, comparadores internos, conversores analógicos digitales, entre otros. La aplicación de control para el usuario fue creada para un iPhone de Apple Inc. En su implementación se usó el entorno de programación XCODE, basado en el lenguaje C y llamado Objective-C.

Se empleó un módulo WIFI de la empresa Roving Networks, el cual permite varios tipos de conexiones entre ellas la que se usó TCP/IP, para lograr que el microcontrolador fuera capaz de conectarse a una red WIFI. Esta conexión se basa en una serie de comandos previos, como son el tipo de autentificación de la red a la que se desea conectar, la contraseña de la misma, el nombre SSID de la red WIFI, el puerto por el que se hará la comunicación, el tipo de protocolo utilizado, velocidad de transmisión por internet, velocidad de transmisión por el puerto serie, entre otras. Toda esta configuración se realiza por medio del puerto serie del microcontrolador, así mismo, todo paquete de información que se reciba del iPhone por TCP/IP será igualmente atendido por el puerto serie. La forma en la cual se “entienden” tanto el microcontrolador por un lado como el iPhone por el otro es a base de una serie de comandos enviados por la interfaz móvil de usuario del iPhone. Una vez identificados, se esperan una serie de argumentos que simbolizan el dato que tomarán dichas tareas. Un ejemplo de comandos serían el $A061, el $B001, el $F2, etc., cada uno representando una acción diferente. Las posibilidades de control y usos que se le pueden dar al sistema son infinitas, y pueden ser adaptadas a muchos entornos diferentes, en este caso, se hace énfasis en aplicaciones del hogar y la industria. Se implementaron para él las siguientes aplicaciones, sujetas a adaptaciones:

Figura 1: Diagrama de bloques que representa el comportamiento del sistema.

2.1 Control de intensidad de las Luces

Permite controlar el encendido, intensidad y apagado de varias lámparas. La interfaz cuenta con botones que ayudan a seleccionar la habitación y foco que se desea controlar (véase la figura 2).

2.2 Control del tiempo de encendido de aparatos

Esta aplicación garantiza controlar el tiempo que permanece encendido un aparato antes de apagarse de manera automática. Dentro del apartado de la aplicación destinado a esta tarea se cuenta con un selector para el tiempo, en el cual se seleccionan las horas y los minutos que se quiere tener el aparato en funcionamiento, ya sean aparatos de aire, sistemas de riego, alimentadores, o cualquier otro sistema que requiera de una base de tiempo (ver figura 3).

2.3 Activación/Desactivación de Alarmas de presencia

Con esta se pueden habilitar o no alarmas de presencia, que ayuden a detectar si se encuentra una persona en una habitación y en base a ello, realizar una tarea (ver la figura 4).

Figura 2. Interfaz de usuario para el control de los focos.

Figura 3. Interfaz de usuario para el control de los aparatos por tiempo.

Figura 4: Interfaz de usuario para el manejo de la alarma.

2.4 Detección de Dispositivos Conectados

¿Cuántas veces no ha pasado que uno sale de la casa y no recuerda si dejo algún dispositivo conectado en un enchufe? La plancha, un cautín, el árbol de navidad, o cualquier otro dispositivo que pueda traer una catástrofe como es el caso de un incendio en el hogar. Como prevención se ha implementado un sistema que permite monitorear el estado de los enchufes, y por medio de la interfaz del iPhone, lograr determinar si se encuentra o no conectado un dispositivo (ver la figura 5).

2.5 Monitorización de temperatura de

maquinaria

No sólo es posible o útil el hecho de poder tener el control de ciertos aparatos o eventos suscitados en el hogar, también es posible aprovechar la comunicación entre un dispositivo móvil con un equipo físico como un microcontrolador en aplicaciones industriales, por ejemplo típico el

sensado de la temperatura de un proceso o máquina (ver la figura 6).

4. Resultados

El desarrollo e implementación del proyecto han sido satisfactorios. Se ha podido comprobar la utilidad del sistema al probarlo en tiempo real simulando situaciones cotidianas. Se logró comunicar de forma estable al dispositivo móvil con el microcontrolador, obteniendo tiempos de respuesta lo suficientemente rápidos para el estándar que exigen las aplicaciones implementadas. En resumen, las pruebas realizadas han sido exitosas y se han obtenido los resultados esperados para validar la importancia de continuar con la investigación y el desarrollo del proyecto.

Figura 5. Interfaz de usuario para detectar el estado del Enchufe.

Figura 6: Interfaz de usuario para la lectura de la temperatura.

5. Conclusiones Como se puede apreciar se trata

de un proyecto muy ambicioso pero que cuenta con una gran aplicabilidad en muchos entornos. Las comunicaciones por Internet son desde hace mucho tiempo una realidad en la industria, los sistemas integrados por computadora, los sistemas SCADA, etc. Igualmente, los equipos móviles han ido evolucionando de una manera exponencial, ofreciendo muchísimas posibilidades al usuario; la mayoría ya cuenta con el beneficio de una conexión a Internet para múltiples tareas. La implementación de estos dos elementos en constante desarrollo empleando a un microcontrolador como sistema de control, hizo posible este resultado. El proyecto continua desarrollándose, buscando fondos y nuevas ideas de posibles implementaciones. Ha exigido mucho empeño e investigación por parte de los autores, con algunas dificultades y problemas, pero con resultados evidentes y muy alentadores.

Referencias [1] Microchip Technology Inc. Microcontroller PIC18F2550. Recuperado el 20 de Noviembre de 2012, de http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en010280 [2] Microchip Technology Inc. RN-171 WiFly module. Recuperado el 5 de Noviembre de 2012, de http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en558370 [3] SparkFun ELECTRONICS. PIR Motion Sensor. Recuperado el 25 de Noviembre de 2012, de https://www.sparkfun.com/products/8630 [4] Maxim Integrated. Extremely Accurate I2C RTCC. Recuperado el 25 de Noviembre de 2012, de http://www.maximintegrated.com/datasheet/index.mvp/id/4627