Este documento presenta un proyecto de una casa inteligente controlada de forma remota a través de un teléfono móvil. El proyecto incluye subsistemas como control de luz, puertas, temperatura, vibraciones, lluvia y comunicaciones inalámbricas. Se describen proyectos similares, el plan de trabajo, necesidades del proyecto y posibles soluciones mediante diferentes sensores. El objetivo es crear un modelo de casa del futuro que funcione de forma automática y pueda controlarse a distancia, a la vez que incorpore elementos de

1. CASA ​INTELIGENTE
Gabriel ​Koh Chaves
Juan José​León Valderrama
Cristina​González González
Proyecto ​Grupo 4
Tecnología​1º Bachillerato

2. Índice
1.​Finalidad del proyecto​…...……………………………………………………………………………..………​2
❖ 1.​Finalidad
❖ 2.​Objetivos mínimos y ampliaciones
❖ 3.​Esquema de entradas y salidas
2.​Domótica y eficiencia energética​....………………………..……………………..……………………..​4
❖ 1.​¿​Qué es la domótica?
❖ 2.​Historia de la domótica
❖ 3.​Eficiencia energética
❖ 4.​Viviendas Bioclimáticas
3.​Proyectos similares​…………………………………………………………………..………………….………​7
❖ 1.​Primer proyecto
❖ 2.​Segundo proyecto
4.​Planificación​………………………………………………………………………………………………………….​8
❖ 1.​Diagrama de Gantt inicial
❖ 2.​Presupuesto
5.​Necesidades, opciones y soluciones​………………………..………………………………………...​9
❖ 1.​Sensor de distancia infrarrojo vs ultrasonidos
❖ 2.​Sensor de temperatura LM35 vs NTC
❖ 3.​Sensor de vibracion piezoelectrico vs MEAS
6. ​Maqueta​………………………………………………………………………………………………………………….​10
❖ 1.​Materiales
❖ 2.​Medidas
7.​Subsistemas​…………………………………………………………………………………………………….…....…​12
❖ 1.​Sistema de luz
❖ 2.​Sistema de puerta
❖ 3.​Sistema de temperatura
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3. ❖ 4.​Sistema de vibración
❖ 5.​Sistema de lluvia
❖ 6.​Sistema de comunicaciones
❖ 7.​Panel solar
8.​Referencias​………………………………………………………………………………………………………..……​24
1.​Finalidad del proyecto
1.​Finalidad
Crear una casa inteligente que funcione automáticamente y que
sirva como modelo para casas del futuro, que realizan tareas y funciones
por sí sola. También, añadir la posibilidad de controlar todo mediante un
móvil que estará conectado con arduino mediante bluetooth. Otra
finalidad es dar usos y similitudes entre componentes que hemos usado en
electrónica con elementos de la vida real como una puerta o una alarma.
2.​Objetivos mínimos y ampliaciones
Objetivos mínimos:
● Incluir distintos subsistemas ya existentes y añadir otros
nuevos(placa solar y sistema de lluvia)
● Poner en práctica el concepto de eficiencia energética.
Ampliaciones:
● Mejorar la estética.
● Desarrollar la maqueta.
● Usar el móvil para recibir datos también.
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4. 3.​Esquema de entradas y salidas:
Entradas
→
Salidas
Sensores Actuadores Display
LDR Leds Nivel de luz
Sensor de
distancia(ir)
Servomotor -
LM35
Ventilador,
alarma
Termómetro,
alarma incendio
MEAS Timbre
Alarma
antirrobos
Bluetooth -
Enciende/Apaga
el sistema
Sensor de lluvia - Lluvia
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5. 2.​Domótica y eficiencia energética
1.​¿Qué es la domótica?
Conjunto de técnicas orientadas a automatizar una vivienda, que
integran la tecnología, en los sistemas de seguridad, gestión energética,
bienestar o comunicaciones. De tal manera que la casa es capaz de
“sentir” (detectar la presencia de personas, la temperatura, el nivel de
luz,…) y reaccionar por sí sola a estos estímulos (regulando el clima, la
iluminación, conectando la alarma,…), al mismo tiempo que es capaz de
comunicarse e interactuar con nosotros por multitud de medios.
2.​Historia de la domótica
La domótica empieza a comienzos de la década de los ’70, cuando
aparecieron los primeros dispositivos de automatización en edificios, a
base de prueba piloto.
Pero fue en los años ’80, cuando los sistemas integrados se utilizan a
nivel comercial, para luego desarrollarse en el aspecto doméstico de las
casas urbanas.
Allí es cuando la domótica consigue integrar dos sistema, el eléctrico
y el electrónico, en pos de la comunicación integral de los dispositivos del
hogar.
Conforme a estos cambios, se permite la instalación de sistemas de
cableado para mejorar la conexión de redes. Así estos edificios reciben el
nombre de “inteligentes”.
El primer programa que utilizó la domótica fue el Save, que permite
lograr eficiencia y bajo consumo de energía en los sistemas de control de
edificios inteligentes.
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6. Implantada desde hace más de treinta años, la domótica ha
progresado a gran escala desde que se desarrollaron las redes
informáticas de comunicación, ya sea por sistema cableado o vía Wi-Fi.
Irrumpe la era de la TIC (la tecnología de informática y comunicaciones),
que posibilita entender una forma más realista de comprender la
instalación domótica en casa.
Con la domótica aplicada a la automatización hogareña se mejora
en seguridad, comfort y ahorro energético, aspectos muy observados por
los poseedores de estos sistemas.
En los últimos años el mercado de ofertas se ha ampliado,
permitiendo encontrar diferentes variantes de equipos domésticos de
integración domótica, debido a la llegada de Internet a gran velocidad que
provoca un giro favorable para su desarrollo.
3.​Eficiencia energética
Para el ahorro de energía en una vivienda se puede optar por varias
opciones:
● Arquitectura bioclimática: Consiste en el diseño de edificios teniendo
en cuenta los recursos naturales de la zona donde se construye,
como el sol, la lluvia, la vegetación, etc.
● Uso de bombillas de bajo consumo: En las viviendas, el consumo de
energía proveniente de la iluminación está entre el 18 y el 20 por
ciento del consumo total.
● Optimización de las horas de luz del día: Una casa con ventanas y
bien orientada puede optimizar el consumo energético, ya que se
aprovechan al máximo las horas de sol.
Gracias a la domótica, el consumo puede optimizarse aún más, ya
que se podría optimizar, por ejemplo, el gasto energético que produce la
iluminación apagando las luces de una habitación cuando no se detecta a
nadie en esta.
4.​Viviendas bioclimáticas
Una vivienda bioclimática en la actualidad, puede llegar a ser
sostenible totalmente: esto aumenta un poco el coste en la construcción,
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7. pero a la larga es rentable ya que se amortiza. En el caso de tener que
consumir energía externa, estas construcciones cuentan con una
producción basada en energías renovables, como paneles solares, por
ejemplo. Estas casan, gracias a su optimización de energía y construcción
pueden llegar a no emitir CO2, o incluso a generar suficiente energía como
para venderla.
Para una empresa, la construcción de una vivienda tiene que
establecer una clara conexión entre el interior y el exterior. Tiene que ser
respetable con la naturaleza y se integre en ella, permitiendo disfrutar del
entorno.
Para construirla, se tienen en cuenta varios aspectos a tener en
cuenta como:
● Ventilación correcta y aislamiento de los muros.
● Integrar energías renovables.
● Orientación de la construcción, para aprovechar al máximo las horas
de luz.
● Utilizar en todo lo que se pueda materiales naturales.
● Intentar reciclar todos los residuos que podamos.
● Fijarnos en la distribución de la casa para aprovechar al máximo los
recursos.
● Elementos exteriores pueden ser de gran ayuda.
● El color de techos, paredes y muebles también influyen, los claros
reflejan la luz y así se refrigeran los espacios. Los oscuros, en
cambio, por ejemplo en techos, absorben la luz por lo tanto el calor.
● Si disponemos de jardín, optando por árboles de hoja caduca, para
aprovechar el calor en invierno y frenar el sol en verano.
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8. 3.​Proyectos similares
Para realizar este proyecto nos hemos basado en otros prototipos
de casas inteligentes que hemos encontrado en Internet:
1.​Primer proyecto
En el primer proyecto, la casa está controlada por un Arduino Mega
2560 y una aplicación controlada por bluetooth y android.
Se puede controlar las luces exteriores dependiendo de la luz que
haya en la habitación simulando que si es de noche las luces se encienda y
si es de día, se apaguen.
También tiene un sensor de distancia con el que enciende una
alarma cuando se abre la puerta del garaje. Con la conexión bluetooth,
puede encender y apagar las luces interiores y exteriores de la casa.
La casa tiene incluido interruptores para controlar todos los
sensores por si no tenemos el teléfono móvil a mano.
La aplicación nos permite controla la temperatura. Le ha incluido
una lámpara incandescente para poder aumentar la temperatura de la
casa.
2.​Segundo​​proyecto
El segundo proyecto está controlado por un mando a distancia,
desde este mando se controlan todas las funciones de la casa.
Comenzamos con una puerta controlada por un servomotor
controlada por el mando con dos leds indicadores para saber si esta
abierta o cerrada.
La casa cuenta con un pequeño aparcamiento con el que la barrera
se abre cuando detecta al coche y se cierra automáticamente. Tiene un
ascensor controlado por un servomotor y que puede cargar objetos
pesados.
Incluye una alarma que cuando se activa y se abren las ventanas
suena, aunque también se pueden abrir cuando están desactivada.
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9. Por último, cuenta con un sistema de luces automáticas para que
cuando no haya luz, la lámpara del salón se encienda, y viceversa.
4.​Planificación
1.​Diagrama de Gantt inicial
2.​Presupuesto
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10. 5.​Necesidades, opciones y soluciones
Hay varias opciones para solucionar las necesidades que aparecen
en el proyecto. Para decantarnos por las distintas opciones tomamos en
cuenta las ventajas e inconvenientes que presentan.
1.​Sensor de distancia infrarrojo vs ultrasonidos
En este caso nos hemos decantado por el sensor de distancia por
ultrasonidos por dos motivos.
Infrarrojo Ultrasonido
Rango 4-30 cm 2-400 cm
Tiempo de respuesta 39 ms -
Consumo de corriente 33 mA 15 mA
El sensor de distancia por ultrasonidos es superior en estas
características, que son las más importantes para nuestro proyecto.
2.​Sensor de temperatura LM35 vs NTC
En este caso la decisión ha sido más fácil. La mayor ventaja que
presenta el LM35 frente al NTC es la exactitud. Siendo el termómetro el
objetivo principal del subsistema de temperatura, nos decantamos por el
sensor de temperatura LM35.
3.​Sensor de vibracion piezoelectrico vs MEAS
Los sensores piezoeléctricos son la mejor elección para mediciones
rápidas de pequeñas fuerzas, mientras que los en galgas extensométricas
son en general superiores cuando intervienen grandes esfuerzos. Debido a
esto, seleccionamos el MEAS.
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11. 6. ​Maqueta
1.​Materiales
➔ Base:
Madera contrachapada:​​Se obtiene mediante
encolado de chapas de madera superpuestas de modo
que sus fibras forman un ángulo determinado,
generalmente recto. El tablero contrachapado queda
caracterizado por la especie de madera empleadas
para sus chapas, la calidad de las chapas y el tipo de
encolado.
➔ Estructura:
Cartón pluma:​es principalmente, una plancha de
poliestireno expandido recubierto por las dos caras con
un cartón (normalmente blanco).
El poliestireno expandido, el alma de este producto, es
es un material plástico espumado. Básicamente, es un
derivado del poliestireno y se suele utilizar en el sector
del envase y la construcción.
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12. 2. ​Medidas
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13. 7.​Subsistemas
1.​Sistema de luz
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14. En este sistema, el sensor será el LDR, que según la luz que reciba
enviará valores a Arduino para que controle leds y que muestre en el
display y en la pantalla del dispositivo si es día o noche. El grupo de 4 leds
se encenderá cuando el LDR recibe un nivel bajo de luz . Además, en el
display y en la pantalla del móvil marcará el nivel de luz.
LDR
Un LDR es un componente electrónico cuya
resistencia disminuye con el aumento de la intensidad
de la luz. Cuando hay luz, la fotorresistencia se comporta
como un circuito cerrado, es decir, una resistencia que
tiende a 0.
Data sheet
Leds
Es un diodo emisor de luz que se caracteriza
por su corto tiempo de encendido y variación de
colores, de material semiconductor. La base de la
tecnología LED está basada en el diodo, que es un
componente electrónico de dos puntas que permite
la circulación de energía a través de él en un solo
sentido.
Data sheet
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15. 2.​Sistema de puerta
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16. En este sistema, un sensor de distancia que funciona por infrarrojos
detecta obstáculos. Cuando detecte algo abrirá una puerta mediante un
servomotor. Cuando deje de detectar el obstáculo, la puerta se cerrará.
Sensor de distancia ultrasonidos
El sensor de distancia funciona por
ultrasonidos. El valor que da el sensor varía en
función del tiempo que tarda en captar el
ultrasonido que envía. El rango en el que funciona
está entre 2 y 400 cm.
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Servomotor
Es un motor de corriente continua que tiene un
rango de movimiento de 0 grados a 180 grados.
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17. 3.​Sistema de temperatura
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18. En este sistema, el sensor LM35 medirá constantemente la
temperatura. Cuando esta temperatura exceda un nivel determinado(por
ejemplo 45 grados) activará un timbre que actuará como alarma de
incendios. Por otro lado, en el display y en la pantalla de movil habra un
termometro y tambien mostrara cuando hay fuego.
LM35
Es un sensor de temperatura con una precisión
calibrada de 0,5 ºC. Su rango de medición abarca desde -55
°C hasta 150 °C. No necesita ningún circuito externo para
hacerlo funcionar, por lo que es extremadamente sencillo
añadirlo a cualquier montaje.
Data sheet
Timbre
Es un dispositivo capaz de producir una señal
sonora al pulsar un interruptor. Su funcionamiento se basa
en fenómenos electromagnéticos.
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19. 4.​Sistema de vibración
El sensor de este sistema es el piezo eléctrico, cuyo valor varía
cuando se presiona(por ejemplo, con golpes o soplando). Este sensor
activará un timbre cuando reciba valores elevados, actuando como una
alarma antirrobos. Esto también se refleja en el display y​ ​en la pantalla de
móvil, donde se activará la alarma también.
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20.
Piezo eléctrico
Un sensor piezoeléctrico es un dispositivo
que utiliza el ​efecto piezoeléctrico para medir
presión​, ​aceleración​, ​tensión o ​fuerza​;
transformando las lecturas en señales eléctricas.
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5.​Sistema de lluvia
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21. El sensor de lluvia detectará agua y enviará una señal al display y al
móvil para que muestren si hay lluvia o no. En caso afirmativo, mostrará el
nivel de lluvia.
Sensor de lluvia
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22. Este sensor se caracteriza por proporcionar una salida digital. Por
ello es de gran calidad y muy fiable. Puede medir la humedad entre un
20% y un 95% aprox. y la temperatura entre los rangos de 0°C y 50°C.
Data Sheet
6.​Sistema de comunicaciones
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23. Para controlar el móvil usaremos un app creado mediante App
Inventor. Mediante el móvil podremos encender o apagar todo el sistema
mediante un botón y también podremos ver cosas como el nivel de luz, el
nivel de agua, un termómetro o alarmas de incendio o robo. Esta
información también aparecerá en un display que situaremos cerca de la
casa. El móvil estará conectado con Arduino mediante un módulo
bluetooth, que actuará como nexo entre la placa de Arduino y el
dispositivo Android.
Módulo bluetooth HC06
Actúa como nexo entre Arduino y el dispositivo
móvil. El modelo HC06 solo funciona como maestro y no
como esclavo, es decir, solo envía información. Una de las
ampliaciones del proyecto es usar el modelo HC05, que sí
permite recibir información.
Data sheet
Display 16x2
El Display es un componente electrónico
encargado de mostrar información relacionada con el
funcionamiento de un equipo electrónico. Existen
diferentes tipos de estos dispositivos, como la matriz de
leds, display fluorescente o el display de leds.
El display tiene varias funciones en este proyecto,
tales como:
● Mostrar el nivel de luz
● Mostrar la temperatura
● Mostrar si está activada la alarma de incendios
● Mostrar si está soleado o lloviendo
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7.​Panel solar
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24. Los paneles solares o también llamados placas solares
tienen la función de convertir la energía que nos proporciona el
Sol en electricidad. Los paneles solares están formados por
numerosas celdas solares, que son cristales de silicio o cristales
de arseniuro de galio, que son materiales semiconductores.
Solamente si estas celdas tienen carga positiva y negativa
pueden generar electricidad, de lo contrario no generarían
electricidad. 444f
El modelo que usaremos será de 5.5v y 1w, con medidas de 95x95mm
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25. Data sheet
8.​Referencias
❖ Tipos de Protocolos de Red
❖ Eficiencia Energética
❖ Viviendas bioclimáticas
❖ Historia de la Domótica
❖ Proyectos Similares​(Con control Bluetooth)
❖ Proyectos Similares​(Con control remoto)
❖ Empresas Viviendas Bioclimáticas
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