Para el desarrollo de nuestro proyecto primero realizamos una lista de materiales para hacer un presupuesto aproximado inicial, ya que al principio habíamos planteado ciertos materiales, pero conforme fuimos avanzando en la construcción del prototipo de nuestra casa, fuimos descubriendo la necesidad de implementar otros o cambiarlos, puesto que no todos cumplían la función que esperábamos, el cambio mas notorio que podemos mencionar es el hecho de pasar de una tarjeta Bluetooth a una tarjeta WI-FI.
Dentro del desarrollo físico de la casa se realizaron las siguientes fases:
Fase 1: Planeamiento y funcionamiento de circuitos.
Dentro de esta fase comenzamos a probar y experimentar con los circuitos que planeábamos hacer(Circuitos que a medida fuimos implementando decidimos mejorar o cambiar a partir de sugerencias por parte de los docentes o en circuitos casos por cuenta propia).
En los primeros parámetros del proyecto realizamos los siguientes esquemas y montajes de circuitos de prueba:
Esquemas de circuitos
Para el funcionamiento del motor utilizamos el controlador de motores L298N, por parte del devanado del motor y el rotor fueron escondidas en la base inferior de la casa
Para esta alarma utilizamos dos componentes: Un sensor IR y Un buzzer, Los encontraremos en el lobby principal, justo en la sala donde se encuentran las escaleras que conducen al segundo piso y la puerta principal.
Podremos variar la intensidad de luz que registra el LDR gracias a una fuente de luz exterior ajena a la casa la cual nos permita simular e intercalar entre el día y la noche
Estas luces se encontraran distribuidas por la casa, se encuentran distribuidas de la siguiente manera:
-Cuarto 1: luz independiente.
-Cuarto 2 luz independiente.
-Sala, cocina, lobby principal y sala superior: luz en conjunto.
Nota: Tenemos que aclarar y resaltar que los leds representan los focos a 110v y la fuente de abajo representa la corriente alterna.
Fase 2 "Montaje y e implementación de circuitos"
Dentro de esta fase nos encargamos de la introducción de los circuitos a una base fija la cual mas adelante se convertirá en nuestro prototipo de casa, en esa fase nos enfocamos en sacar adelante el montaje de la casa y hacer las pruebas piloto para verificar el funcionamiento de los circuitos de manera que si notábamos un fallo en el diseño de la casa o un fallo en un circuito tuviéramos la opción de modificar la casa o el circuito en general.
Avances e implementación de circuitos a base del montaje de la casa
A continuación veremos las conexiones y el cableado de las etapas mas importantes para que funcione nuestro proyecto:
1- Etapa de alimentación (Primera imagen a la izquierda): En esta etapa tenemos un transformador que nos brinda 12v de los 110v de la pared, además este transformador nos brinda 3A de corriente, estos 12v pasan a un circuito impreso el cual es un rectificador de AC (Corriente Alterna) a DC (Corriente Directa) ya que nosotros necesitamos 6v y 5v para alimentar el motor del portón y el Arduino respectivamente.
2- Etapa de control (Segunda imagen a la izquierda): En esta etapa tenemos las dos tarjetas controladoras de nuestro proyecto: Arduino Mega 2650T y Tarjeta Wifi Esp32, además tenemos un conversor de estados lógicos ya que necesitamos que se comuniquen las dos tarjetas entre sí pero la Esp32 trabaja a 3.3v y el Arduino a 5v, entonces esto soluciona nuestro problema.
3-Etapa de potencia (Imagen de la derecha): En esta imagen tenemos Los módulos relé con los cuales la Esp32 controla los focos led a 110v y también el controlador de motores L298N para el motor DC del portón
Fase 3: Implementación de sugerencias y finalización del proyecto.
Las sugerencias y observaciones que se nos hicieron en la primera defensa de nuestro proyecto fueron dos principalmente:
1- El uso de la tarjeta bluetooth: pensamos como primera idea de comunicación entre nuestra app y la tarjeta Arduino: el rango de alcance de esta tarjeta la cual era la HC05 era un problema ya que solamente eran 10m de área y la calidad de comunicación de estos 10m se vería afectada por estructuras que `muy probablemente estén en medio en una casa real, sean muebles, paredes, etc. nos dimos cuenta de que este era quizá el mayor limite de nuestro proyecto y decidimos acatar esta observación y cambiamos a la tarjeta con la que ahora hemos realizado el proyecto la cual es la Esp32 Wi-fi, con esta tarjeta nuestro Arduino se puede conectar a una red wifi, y por lo tanto a internet, con esta mejora ahora no importa que tanta distancia tengamos entre nuestra tarjeta Esp32 o Arduino podemos controlar nuestros sistemas vía internet, también gracias a que para adaptar este cambio dejamos atrás nuestra primera aplicación desarrollada para conexión vía bluetooth y cambiamos a otro programa para desarrollar una aplicación que funcione vía internet llamada "Blynk", además con esta aplicación adquirimos otro beneficio el cual era la seguridad de nuestra aplicación, con la tarjeta bluetooth anteriormente mencionada no teníamos seguridad ni garantía de que un desconocido se conectara a dicho modulo y empezara a jugar con nuestras luces de la casa, en cambio la aplicación Blynk nos brinda un token de autorización vía correo electrónico por el cual se puede conectar nuestro dispositivo con la seguridad de que solo nosotros tenemos el control.
2- El uso de leds a 5v en todos los circuitos de iluminación de la casa: esto fue como primera idea, pero los instructores nos dijeron que si queríamos simular lo mas posible este proyecto a la realidad podríamos usar focos led a 110v, y lo hicimos pero esto trajo a su vez un cambio que teníamos que realizar: si queríamos controlar esos focos a 110v por medio de las ordenes que le enviamos a la Esp32 desde la aplicación, no podíamos así solamente, ya que la Esp32 solamente envía 3.3v a través de sus pines digitales, entonces tuvimos que comprar y aplicar a estos focos a 110v y a la Esp32 los llamados "Módulos Relé", que son circuitos diseñados para que controladores de bajo voltaje como el Arduino o la Esp32 puedan controlar elementos que requieren un voltaje superior para funcionar como en este caso los focos y el motor del portón con su respectivo controlador a 6v.
A continuación veremos los cotos de nuestro proyecto como tal, y de nuestro proyecto si se aplicara en la vida real:
Este es el costo total de nuestro proyecto, incluyendo materiales de construcción de la casa asi como elementos para ambientarlas, es decir cosas que si se aplicara el proyecto a la vida real no se necesitan.
Este es el costo que tendría nuestro proyecto si se quisiera aplicar en la vida real.
Cabe resaltar que el motor que hemos presupuestado es un motor capacitado para abrir un portón eléctrico real.
Conclusión de la investigación
Como Grupo llegamos a la conclusión de que el presente proyecto puede ser realizado a escala real, es decir en una casa de verdad, y es posible darle una funcionabilidad adecuada, hay que tener en cuenta que este modo de control de sistemas eléctricos no viene a reemplazar al tradicional de botones físicos si no a fusionarse para lograr mas comodidad y alcance a la hora de que nosotros nos movemos por nuestro hogar, la "comodidad" que mencionamos viene en algunos procesos de automatización que nos ahorran acciones cotidianas por ejemplo: la activación automática de las luces del parqueo al haber oscuridad o el portón automatizado con un sistema de seguridad por si algo o alguien se atraviesa cuando este en movimiento, también en la opción de el control total desde nuestro celular de la iluminación de la casa, por estos puntos pensamos que este proyecto aplicado a la vida real sería muy útil y además estaríamos introduciendo mas la tecnología en nuevos aspectos de nuestras vidas diarias.