Hogar inteligente basado en controladores Arduino: diseño y organización de un espacio controlado

El desarrollo de los medios de automatización ha llevado a la creación de sistemas complejos que mejoran la calidad de vida de las personas. Muchos fabricantes conocidos de electrónica y entornos de software ofrecen soluciones estándar listas para diversos objetos.

Incluso un usuario inexperto podrá desarrollar proyectos independientes y montar su propia “casa inteligente” en Arduino según sus necesidades. Lo principal es entender los fundamentos y no tener miedo de experimentar.

En este artículo veremos el principio de creación y las funciones principales de una casa automatizada basada en dispositivos Arduino. También examinaremos los tipos de placas utilizados y los módulos principales del sistema.

Creación de sistemas en la plataforma Arduino

Arduino es una plataforma para el desarrollo de dispositivos electrónicos con control automático, semiautomático o manual. Está diseñada siguiendo el principio de un kit de construcción con reglas claramente definidas de interacción entre los elementos. El sistema es abierto, lo que permite a fabricantes externos participar en su desarrollo.

Clásico “hogar inteligente” consiste en bloques automatizados que realizan las siguientes funciones:

• recogen la información necesaria a través de sensores;
• analizan los datos y toman decisiones mediante un microprocesador programable;
• implementan las decisiones tomadas, enviando comandos a diversos dispositivos.

La plataforma Arduino es buena precisamente porque no se limita a un fabricante específico, sino que permite al consumidor seleccionar por sí mismo los componentes que mejor se adapten a sus necesidades. La variedad es enorme, por lo que se pueden realizar prácticamente cualquier idea.

Recomendamos familiarizarse con los mejores dispositivos inteligentes para el hogar.

Para aprender a trabajar con Arduino, se puede adquirir un kit de inicio (Starter Kit) en el sitio web del fabricante. El conocimiento de inglés técnico es obligatorio, ya que la documentación no está traducida al ruso.

Además de la diversidad de dispositivos conectables, la variabilidad se añade por el entorno de programación implementado en lenguaje C++. El usuario no solo puede utilizar las bibliotecas creadas, sino también programar por sí mismo la reacción de los componentes del sistema ante los eventos que surjan.

Elementos principales de las placas

El elemento principal del “hogar inteligente” es una o varias placas centrales (madre). Ellas se encargan de la interacción de todos los elementos. Solo después de definir las tareas que se necesitarán resolver, se puede proceder a elegir el nodo principal del sistema.

La placa madre integra los siguientes elementos:

• Microcontrolador (procesador). Su propósito principal es emitir y medir voltaje en los puertos en un rango de 0-5 o 0-3.3 V, almacenar datos y realizar cálculos.
• Programador (no todas las placas lo tienen). Con este dispositivo se escribe en la memoria del microcontrolador el programa según el cual funcionará el “hogar inteligente”. Se conecta a una computadora, tableta, teléfono inteligente u otro dispositivo mediante una interfaz USB.
• Regulador de voltaje. Se necesita un dispositivo de 5 voltios, requerido para alimentar todo el sistema.

Bajo la marca Arduino se fabrican varios modelos de placas. Se diferencian entre sí por el factor de forma (tamaño), la cantidad de puertos y la capacidad de memoria. Precisamente según estos indicadores se debe elegir el dispositivo adecuado.

Las placas Arduino y los shields para ellas es mejor adquirirlos del fabricante, ya que son de mayor calidad que los dispositivos compatibles que se fabrican en China.

Existen dos tipos de puertos:

• digitales, que están marcados en la placa con las letras “d”;
• analógicos, que están marcados con la letra “a”.

Gracias a ellos, el microcontrolador establece comunicación con los dispositivos conectados. Cualquier puerto puede funcionar tanto para recibir señal como para emitirla. Los puertos digitales marcados con “pwm” están diseñados para la entrada y salida de señal de tipo PWM (modulación por ancho de pulso).

Por lo tanto, antes de adquirir una placa, es necesario evaluar al menos aproximadamente el nivel de carga que tendrá con diversos dispositivos. Esto permitirá determinar la cantidad necesaria de puertos de todos los tipos.

Además, hay que entender que el sistema “hogar inteligente” no necesariamente debe estar vinculado a un bloque de control basado en una sola placa madre. Funciones como, por ejemplo, encender la iluminación artificial del área exterior según la hora del día y mantener la reserva de agua en un tanque de almacenamiento son independientes entre sí.

Desde el punto de vista de garantizar la fiabilidad del sistema electrónico, es mejor distribuir las tareas no relacionadas entre diferentes bloques, lo que el concepto de Arduino permite lograr fácilmente. Si se combinan muchos dispositivos en un solo lugar, es posible el sobrecalentamiento del microprocesador, conflictos de bibliotecas de software y dificultades para localizar y resolver fallos de software y hardware.

La conexión de múltiples dispositivos de diferentes tipos a una sola placa se utiliza normalmente en robótica, donde la compacidad es importante. Para la “casa inteligente” es mejor utilizar una base propia para cada tarea.

Cada microprocesador está equipado con tres tipos de memoria:

• Flash Memory. La memoria principal, donde se almacena el código del programa de control del sistema. Una pequeña parte de ella (3-12 %) está ocupada por el programa de arranque incorporado (bootloader).
• SRAM. La memoria volátil, donde se almacenan datos temporales necesarios para el funcionamiento del programa. Se caracteriza por su alta velocidad.
• EEPROM. Una memoria más lenta, donde también se pueden almacenar datos.

La principal diferencia entre los tipos de memoria para almacenamiento de datos es que, al cortar la energía, la información escrita en SRAM se pierde, mientras que en EEPROM permanece. Pero el tipo no volátil también tiene una desventaja: un número limitado de ciclos de escritura. Esto debe tenerse en cuenta al crear sus propias aplicaciones.

A diferencia del uso de Arduino en robótica, para la mayoría de las tareas de la “casa inteligente” no se necesita mucha memoria ni para programas ni para almacenamiento de información.

Tipos de placas para montar una casa inteligente

Consideremos los tipos principales de placas que se utilizan más a menudo en el montaje de un sistema de casa inteligente.

Tipo #1 — Arduino Uno y sus derivados

Con mayor frecuencia, en los sistemas de “casa inteligente” se utilizan las placas Arduino Uno y Arduino Nano. Tienen suficiente funcionalidad para resolver tareas típicas.

La disponibilidad de alimentación de las placas de tamaño completo desde un voltaje de 7-12 Voltios ofrece múltiples ventajas. En primer lugar, la posibilidad de un funcionamiento autónomo prolongado con pilas o baterías estándar.

Parámetros principales del Arduino Uno Rev3:

• procesador: ATMega328P (8 bits, 16 MHz);
• número de puertos digitales: 14;
• de ellos con función PWM: 6;
• número de puertos analógicos: 6;
• memoria flash: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

No hace mucho salió una modificación – Uno Wi-Fi, que contiene un módulo integrado ESP8266, que permite intercambiar información con otros dispositivos según el estándar 802.11 b/g/n.

La diferencia entre el Arduino Nano y su análogo más grande radica en la ausencia de su propio conector de alimentación de 12 V. Esto se ha hecho para lograr un tamaño más pequeño del dispositivo, lo que permite ocultarlo fácilmente en un espacio pequeño. También, para estos fines, la conexión USB estándar ha sido reemplazada por un chip con cable mini-USB. El Arduino Nano tiene 2 puertos analógicos más que el Uno.

Existe otra modificación de la placa Uno: Arduino Mini. Es incluso más pequeña que el Nano, y trabajar con ella es mucho más complicado. En primer lugar, la falta de puerto USB genera un problema con la carga del firmware, ya que para ello se debe utilizar un convertidor USB-Serial. En segundo lugar, esta placa es más exigente en cuanto a la alimentación: se debe garantizar un rango de voltaje de entrada de 7-9 V.

Por las razones descritas anteriormente, la placa Arduino Mini rara vez se utiliza para trabajar en el “hogar inteligente”. Normalmente se emplea ya sea en robótica o en la implementación de proyectos ya existentes.

Tipo #2 — Arduino Leonardo y Micro

La placa Arduino Leonardo es similar a la Uno, pero un poco más potente. También, una característica interesante de este modelo es que se identifica al conectarse a la computadora como un teclado, un ratón o un joystick. Por eso, se usa frecuentemente para crear dispositivos de juego originales y simuladores.

Tabla de tamaños y dimensiones de los modelos Uno, Leonardo y sus análogos en miniatura. Los desarrolladores no han seguido la lógica en los nombres: “nano” debería ser la más pequeña.

Los parámetros principales del Arduino Leonardo son los siguientes:

• procesador: ATMega32u4 (8 bits, 16 MHz);
• cantidad de puertos digitales: 20;
• de ellos con función PWM: 7;
• cantidad de puertos analógicos: 12;
• memoria flash: 32 KB;
• SRAM: 2,5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Como se puede ver en la lista de parámetros, el Leonardo tiene más puertos, lo que permite cargar este modelo con un mayor número de sensores.

También, para el Leonardo existe un análogo en miniatura absolutamente idéntico en características llamado Micro. Carece de alimentación de 12 V y en lugar de una entrada USB completa tiene un chip para cable mini-USB.

La modificación del Leonardo llamada Esplora es un modelo puramente para juegos y no es adecuada para las necesidades del “hogar inteligente”.

Tipo #3 — Arduino 101, Arduino Zero y Arduino MKR1000

A veces, para el funcionamiento de los sistemas de “hogar inteligente” implementados con Arduino, se necesita una gran potencia de cálculo que los microcontroladores de 8 bits no pueden proporcionar. Tareas como el reconocimiento de voz o de imágenes requieren un procesador rápido y una cantidad significativa de memoria RAM para dichos dispositivos.

Para resolver estas tareas específicas se utilizan placas potentes que funcionan según el concepto de Arduino. El número de puertos es aproximadamente el mismo que en las placas Uno o Leonardo.

Arduino 101 tiene las mismas dimensiones que Uno o Leonardo, pero pesa casi el doble. La razón de esto es la presencia de dos puertos USB y chips adicionales.

Una de las placas más fáciles de usar pero potentes, Arduino 101, tiene las siguientes características:

• procesador: Intel Curie (32 bits, 32 MHz);
• memoria flash: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: no.

Además, la placa está equipada con funcionalidad BLE (Bluetooth Low Energy) con la posibilidad de conectar fácilmente soluciones listas, como un sensor de frecuencia cardíaca, obtener información sobre el clima exterior, enviar mensajes de texto, etc. También se integran en el dispositivo un giroscopio y un acelerómetro, pero se utilizan principalmente en robótica.

Otra placa similar, Arduino Zero, tiene las siguientes especificaciones:

• procesador: SAM-D21 (32 bits, 48 MHz);
• memoria flash: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: no.

Una característica distintiva de este modelo es la presencia de un depurador incorporado (EDBG). Con él, es mucho más fácil buscar errores al programar la placa.

Al escribir un código extenso, incluso un programador altamente calificado comete errores. Para encontrarlos, se utiliza un depurador (debugger).

Arduino MKR1000 es otro modelo adecuado para cálculos potentes. Tiene un microprocesador y memoria similares a Zero. Su principal diferencia es la presencia de un chip Wi-Fi integrado con protocolo 802.11 b/g/n y un chip criptográfico que admite el algoritmo SHA-256 para proteger los datos transmitidos.

Tipo #4 — modelos de la familia Mega

A veces es necesario utilizar una gran cantidad de sensores y controlar un número considerable de dispositivos. Por ejemplo, esto es necesario para el funcionamiento automático de sistemas de aire acondicionado distribuido que mantienen una temperatura determinada para zonas individuales.

Para cada área local es necesario monitorear las lecturas de dos sensores de temperatura (el segundo se usa como control) y, de acuerdo con el algoritmo, ajustar la posición de la compuerta que determina el volumen de aire caliente que ingresa.

Si hay más de 10 zonas en la casa, se necesitan más de 30 puertos para controlar todo el sistema. Por supuesto, se pueden usar varias placas tipo Uno bajo el control general de una de ellas, pero esto crea complejidades adicionales de conexión. En este caso, es recomendable usar modelos de la familia Mega.

El tamaño de las placas de la familia Mega (101.5 x 53.4 cm) es mayor que el de los modelos vistos anteriormente. Esto es una necesidad técnica; de lo contrario, no se podría ubicar tal cantidad de puertos.

La placa Arduino Mega está construida sobre la base de un microprocesador bastante simple de 8 bits y 16 megahercios, el aTMega1280.

Posee una gran cantidad de memoria:

• memoria flash: 128 KB;
• SRAM: 8 KB;
• EEPROM: 4 KB.

Pero su principal ventaja es la gran cantidad de puertos:

• número de puertos digitales: 54;
• de ellos con función PWM: 15;
• número de puertos analógicos: 16.

Esta placa tiene dos variedades modernas:

• Mega 2560 está basada en el microprocesador aTMega2560, que se distingue por su gran cantidad de memoria flash – 256 KB;
• Mega ADK, además del microprocesador aTMega2560, está equipada con una interfaz USB con posibilidad de conectarse a dispositivos basados en el sistema operativo Android.

El modelo Arduino Mega ADK tiene una peculiaridad. Al conectar un teléfono a la entrada USB, puede ocurrir la siguiente situación: si el teléfono necesita carga, comenzará a “extraerla” de la placa. Por lo tanto, hay un requisito adicional para la fuente de alimentación: debe proporcionar una corriente de 1,5 amperios. Al alimentar con pilas, se debe tener en cuenta esta condición.

Se puede lograr una alimentación autónoma para Arduino utilizando baterías o pilas conectadas. Combinando conexiones en serie y en paralelo, se puede obtener el voltaje necesario y un tiempo de funcionamiento prolongado.

Due – otro modelo de Arduino, que combina la potencia del microprocesador y una gran cantidad de puertos.

Sus características son las siguientes:

• procesador: Atmel SAM3X8E (32 bits, 84 MHz);
• número de puertos digitales: 54;
• de ellos con función PWM: 12;
• número de puertos analógicos: 14;
• memoria flash: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: no.

Los contactos analógicos de esta placa pueden funcionar tanto en la resolución de 10 bits habitual de Arduino, lo que se ha hecho para la compatibilidad con modelos anteriores, como en la de 12 bits, que permite obtener una señal más precisa.

Particularidades de la interacción de los módulos a través de los puertos

Todos los módulos que se conecten a la placa tienen al menos tres salidas. Dos de ellas son cables de alimentación, es decir, “tierra”, y también voltaje de 5 o 3,3 V. El tercer cable es lógico. A través de él se transmiten datos al puerto. Para conectar los módulos, se utilizan cables especiales agrupados de a tres, que a veces se denominan jumpers.

Dado que en los modelos de Arduino normalmente solo hay 1 puerto de voltaje y 1-2 puertos de “tierra”, para conectar varios dispositivos será necesario soldar cables o utilizar placas de pruebas (breadboard).

A la placa de pruebas se pueden conectar no solo la alimentación y los puertos de la placa Arduino, sino también otros elementos, como, por ejemplo, resistencias, registros, etc.

La soldadura es más fiable y se utiliza en dispositivos que están sujetos a impacto físico, como placas de control de robots y cuadricópteros. Para el hogar inteligente, es mejor usar placas de pruebas, ya que es más sencillo tanto al instalar como al retirar el módulo.

En algunos modelos (por ejemplo, Arduino Zero y MKR1000) el voltaje de trabajo es de 3.3 V, por lo tanto, si se aplica un valor mayor a los puertos, es posible que la placa se dañe. Toda la información sobre la alimentación está disponible en la documentación técnica del dispositivo.

Placas de expansión (shields)

Para aumentar las capacidades de las placas base se utilizan shields (Shields) – dispositivos adicionales que expanden la funcionalidad. Se fabrican para un factor de forma específico, lo que los distingue de los módulos que se conectan a los puertos. Los shields cuestan más que los módulos, pero trabajar con ellos es más sencillo. También están provistos de bibliotecas de código listas, lo que acelera el desarrollo de programas de control propios para la “casa inteligente”.

Shields Proto y Sensor

Estos dos shields estándar no aportan funciones especiales. Se utilizan para una conexión más compacta y cómoda de un gran número de módulos.

El Proto Shield es prácticamente una copia completa del original en cuanto a puertos, y en el centro del módulo se puede pegar una placa de prototipos. Esto facilita el montaje de la estructura. Estos complementos existen para todas las placas Arduino de tamaño completo.

El Proto Shield se coloca sobre la placa base. Esto aumenta ligeramente la altura de la estructura, pero ahorra mucho espacio en el plano.

Pero si hay muchos dispositivos (más de 10), es mejor utilizar las placas de conmutación Sensor Shield, que son más caras.

No tienen protoboard, pero a todos los pines de los puertos se les ha proporcionado alimentación y tierra de forma individual. Esto evita confusiones con los cables y puentes.

La superficie de la placa base y la placa sensor es la misma, pero en el shield no hay chips, condensadores ni otros elementos. Por lo tanto, se libera mucho espacio para conexiones completas.

También en esta placa hay conectores para la conexión sencilla de varios módulos: Bluetooth, tarjeta SD, RS232 (puerto COM), radio y ultrasonido.

Conexión de funcionalidades auxiliares

Los shields con funcionalidad integrada están diseñados para resolver tareas complejas pero típicas. Si se necesita implementar ideas originales, es mejor seleccionar un módulo adecuado.

Motor Shield. Está diseñado para controlar la velocidad y la rotación de motores de baja potencia. El modelo original está equipado con un chip L298 y puede funcionar simultáneamente con dos motores de corriente continua o con un servomotor. También existe una pieza compatible de un fabricante externo que tiene dos chips L293D con capacidad para controlar el doble de accionamientos.

Relay Shield. Módulo de uso frecuente en sistemas “hogar inteligente”. Placa con cuatro relés electromecánicos, cada uno permite el paso de corriente de hasta 5A. Esto es suficiente para encender y apagar automáticamente dispositivos de kilovatios o líneas de iluminación diseñadas para corriente alterna de 220 V.

LCD Shield. Permite mostrar información en la pantalla incorporada, la cual se puede actualizar a un dispositivo TFT. Esta extensión se utiliza a menudo para crear estaciones meteorológicas con lecturas de temperatura en diferentes habitaciones, anexos, garaje, así como temperatura, humedad y velocidad del viento en el exterior.

En el LCD Shield hay botones incorporados que permiten programar el desplazamiento de información y la selección de acciones para enviar comandos al microprocesador.

Data Logging Shield. La tarea principal del módulo es registrar datos de sensores en una tarjeta SD de tamaño completo de hasta 32 GB con soporte para sistema de archivos FAT32. Para grabar en una tarjeta micro-SD se necesita adquirir un adaptador. Este shield se puede usar como almacenamiento de información, por ejemplo, al grabar datos de un videograbador. Fabricado por la empresa estadounidense Adafruit Industries.

SD-card Shield. Una versión más simple y económica del módulo anterior. Muchos fabricantes producen este tipo de extensiones.

EtherNet Shield. Módulo oficial para conectar Arduino a Internet sin necesidad de una computadora. Tiene una ranura para tarjeta micro-SD, lo que permite grabar y enviar datos a través de la red mundial.

Wi-Fi Shield. Permite el intercambio inalámbrico de información con soporte de modo de cifrado. Sirve para conectarse a Internet y a dispositivos que se pueden controlar a través de Wi-Fi.

GPRS Shield. Este módulo se utiliza generalmente para comunicar el “hogar inteligente” con el propietario a través de mensajes SMS por teléfono móvil.

Módulos de la “casa inteligente”

La conexión de módulos de fabricantes externos y la posibilidad de trabajar con ellos utilizando el lenguaje de programación incorporado es la principal ventaja del sistema abierto Arduino en comparación con las soluciones “propietarias” para el “hogar inteligente”. Lo importante es que los módulos tengan una descripción de las señales recibidas o transmitidas.

Formas de obtener información

La entrada de información se puede realizar a través de puertos digitales o analógicos. Esto depende del tipo de botón o sensor que recibe la información y la transmite a la placa.

Para un programa de computadora, la señal digital corresponde a períodos con “0” y “1”, mientras que la analógica define un rango de valores de acuerdo con su dimensión.

La señal al microprocesador puede ser enviada por una persona que utiliza dos métodos para ello:

• Pulsación del botón (tecla). El cable lógico en este caso va al puerto digital, que recibe el valor “0” cuando el botón está suelto y “1” cuando se presiona.
• Rotación del capuchón del potenciómetro giratorio (resistencia) o desplazamiento de la palanca deslizante. En este caso, el cable lógico va al puerto analógico. El voltaje pasa a través del convertidor analógico-digital, después de lo cual los datos llegan al microprocesador.

Los botones se utilizan para iniciar algún evento, por ejemplo, encender y apagar la luz, la calefacción o la ventilación. Las perillas giratorias se emplean para cambiar la intensidad – aumentar o disminuir el brillo de la luz, el volumen del sonido o la velocidad de las aspas del ventilador.

El potenciómetro es un dispositivo muy simple, por lo que cuesta muy poco. Sus principales características son la resistencia eléctrica y el ángulo de rotación.

Para la determinación automática de los parámetros del entorno o del origen de algún evento se utilizan sensores.

Para el funcionamiento del “hogar inteligente” las siguientes variedades son las más demandadas:

• Sensor de sonido. Las versiones digitales de este dispositivo se utilizan para activar algún evento mediante un aplauso o una orden de voz. Los modelos analógicos permiten reconocer y procesar el sonido.
• Sensor de luz. Estos dispositivos pueden funcionar tanto en el espectro visible como en el infrarrojo. Estos últimos pueden utilizarse como sistema de alerta de incendios.
• Sensor de temperatura. Para el hogar y el exterior se utilizan diferentes modelos, ya que los exteriores están mejor protegidos contra la humedad. También hay dispositivos remotos con cable.
• Sensor de humedad del aire. Para interiores es adecuado el modelo DHT11, y para exteriores, el más caro DHT22. Ambos dispositivos también pueden proporcionar la temperatura. Se conectan al puerto digital.
• Sensor de presión de aire. Para trabajar con placas Arduino, los barómetros analógicos de la empresa Bosch: bmp180, bmp280, han demostrado ser muy eficaces. También miden la temperatura. El modelo bme280 puede denominarse estación meteorológica, ya que además proporciona el valor de la humedad.
• Sensores de movimiento y presencia. Se utilizan con fines de seguridad o para encender la luz automáticamente.
• Sensor de lluvia. Reacciona a la entrada de agua en su superficie. También puede utilizarse para activar una alarma de fugas en el circuito de fontanería o calefacción.
• Sensor de corriente. Se utilizan para detectar electrodomésticos que no funcionan (lámparas fundidas) o para analizar el voltaje y evitar una sobrecarga.
• Sensor de fuga de gas. Se utiliza para detectar y reaccionar ante una concentración elevada de propano.
• Sensor de dióxido de carbono. Se utiliza para determinar la concentración de dióxido de carbono en las salas de estar y en recintos especiales, como bodegas de vino, donde se produce la fermentación.

Existen muchos más sensores para tareas específicas, por ejemplo, para medir peso, velocidad de flujo de agua, distancia, humedad del suelo, etc.

Algunos sensores, como el anemómetro, diseñado para medir la velocidad y dirección del viento, son dispositivos electromecánicos complejos

Muchos sensores y detectores pueden fabricarse usted mismo, utilizando componentes más simples. Esto resultará más económico. Pero, a diferencia del uso de dispositivos comerciales, deberá dedicar tiempo a la calibración.

Control de dispositivos y sistemas

Además de recopilar y analizar información, “el hogar inteligente” debe reaccionar ante los eventos que ocurren. La presencia de electrónica avanzada en los electrodomésticos modernos permite acceder a ellos directamente, utilizando Wi-Fi, GPRS o EtherNet. Normalmente, para los sistemas Arduino, se realiza la conmutación del microprocesador y los dispositivos de alta tecnología mediante Wi-Fi.

Para, con Arduino, encender el aire acondicionado cuando la temperatura en la casa sea alta, bloquear el televisor e internet durante la noche en la habitación infantil, o poner en marcha el calentador de la calefacción para la llegada de los propietarios, es necesario realizar tres acciones:

1. Instalar el módulo Wi-Fi en la placa base.
2. Encontrar canales de frecuencia libres para evitar conflictos entre sistemas.
3. Comprender los comandos de los dispositivos y programar las acciones (o utilizar librerías ya preparadas).

Además de la “comunicación” con dispositivos computerizados, a menudo surgen tareas relacionadas con la realización de acciones mecánicas. Por ejemplo, a la placa se puede conectar un servomotor o un pequeño reductor que se alimentará de ella.

El servoaccionamiento consiste en un pequeño motor y varios reductores. Por lo tanto, a pesar de la baja corriente (5 V), puede desarrollar una potencia considerable, suficiente, por ejemplo, para abrir una ventana.

En caso de necesitar conectar dispositivos de alta potencia que funcionen con una fuente de alimentación externa, se utilizan dos opciones:

1. Inclusión de un relé en el circuito.
2. Conexión de un interruptor de potencia y un triac .

Incluido en el circuito eléctrico, el electromagnético o el relé de estado sólido cierra y abre uno de los cables según la orden proveniente del microprocesador. Su característica principal es la corriente máxima admisible (por ejemplo, 40 A) que puede pasar a través de este dispositivo.

En cuanto a la conexión del interruptor de potencia (MOSFET) para corriente continua y el triac para corriente alterna, tienen un valor menor de corriente admisible (5-15 A), pero pueden aumentar la carga de forma gradual. Precisamente para ello, las placas disponen de puertos PWM. Esta propiedad se utiliza para regular el brillo de la iluminación, la velocidad de los ventiladores, etc.

Con ayuda de relés y llaves de potencia se puede automatizar completamente todos los circuitos eléctricos de la casa y poner en marcha el generador en caso de falta de corriente. Por lo tanto, con Arduino es posible realizar el suministro autónomo de un apartamento o edificio, incluyendo todas las funciones especialmente importantes – calefacción, suministro de agua, alcantarillado, ventilación y sistema de seguridad.

¿Desea que su hogar sea más inteligente, pero no está familiarizado con la programación? En ese caso, le recomendamos que vea las soluciones ya preparadas de Xiaomi y Apple, que son fáciles de instalar y configurar incluso para un principiante. Además, puede dar órdenes y controlar su ejecución incluso desde su teléfono inteligente.

Más información sobre el hogar inteligente de Xiaomi y Apple en los siguientes artículos:

• Hogar inteligente Xiaomi: características de diseño, revisión de los componentes principales y elementos de trabajo
• Hogar inteligente Apple: detalles de la organización de los sistemas de control del hogar de la empresa de la manzana

Conclusiones y video útil sobre el tema

Ejemplo de un prototipo de nivel básico ensamblado por uno mismo para un “hogar inteligente”:

La apertura de la plataforma Arduino permite utilizar componentes de varios fabricantes. Esto facilita la construcción de un “hogar inteligente” según las necesidades del usuario. Por lo tanto, si tiene al menos conocimientos básicos en programación y conexión de dispositivos electrónicos, vale la pena considerar este sistema.

¿Está familiarizado en la práctica con la plataforma Arduino y desea compartir su experiencia con los principiantes en este tema? ¿O quizás desea complementar el material anterior con recomendaciones o comentarios útiles? Escriba sus comentarios debajo de esta publicación.

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