Elektronika eta Telekomunikazioak Don Bosco: DOMOTIC SL. ERRAZTU ZURE BIZITZA

Erosotasuna, energia aurreztea edo kutsadura murriztea dira etxebizitzetan erabiltzen diren teknologia berrien helburuetako batzuk.

Xede horiek lortzeko lan egiten du DomotikSL-k. Euren azken proiektua "Smart Home" baten maketa diseinatu eta gauzatzea izan da.

Smart Home-ak guztiz domotizatu edo automatizatuta dauden etxeak dira, horri esker, etxeko argiak, berogailua, pertsianak edota leihoak, guk nahi dugunean, sentsore batzuek ematen dituzten baldintzen eraginez, aktibatu edo desaktibatu ahal izango dira.

Hona hemen proiektuaren tutoriala:

LABURPENA

Gure proiektua “Smart Home” baten, maketa bat egitean datza. Smart Home-ak guztiz domotizatu edo automatizatuta dauden etxeak dira, horri esker, etxeko argiak, berogailua, pertsianak edota leihoak, guk nahi dugunean, sentsore batzuek ematen dituzten baldintzen eraginez, aktibatu edo desaktibatu ahal izango dira.
Gaur egun, teknologia berriak direla eta, aurrera pauso handiak ematen ari dira etxebizitzetan erosotasuna bilatzeko garaian. Horien duten beste helburuetako bat, egunerokotasunean erabilitako energiaren gastua, geroz eta txikiagoa izatea da, era horretan, kutsadura eta norberaren diruaren gastua ere murriztu egingo lirateke.

Sarrera

Dokumentu honetan hainbat atal aurkitzen dira. Hasteko, proiektuak dituen errekerimenduak aurkeztuko dira, hau da, gure proiektuan zer egin nahi dugun eta nola. Jarraian, errekerimenduak aurrera eramateko, erabilitako materialen espezifikazioak garatuko dira. Ondoren, muntai sinple bat egingo da aurretik aipatutako espezifikazioak ondo daudela frogatzeko. Bestetik, aurreko guztia inplementatu egingo da prototipoa lortu ahal izateko. Azkenik, industrializazioa egingo da, gure proiektuak etorkizunean izan ditzakeen aplikazioak azalduz, horretan gain, proiektuak izan dituen ondorioak hausnartuko dira. Bukaeran, eranskin batzuk egongo dira, bertan erabilitako programak eta planoak agertuko direlarik.

Proiektu baten zatia

2. ERREKERIMENDUEN ANTZEMATEA

Gure proiektuarekin lortu nahi duguna etxebizitza bat automatizatzea izango da. Sentsoreak erabiliz aparatu elektriko eta elektroniko desberdinak kontrolatuko ditugu. Gainera eszenak sortu ditzakegu etxebizitzan nahi dugun momentuen arabera, adibidez irakurtzen bagaude edo telebista ikusten bagaude argitasuna desberdina izango da.

Nodo desberdinak hauek dira:

Argiak:

Luminariak erabiliko ditugu intentsitatea aldatzeko eta nahi dugunean pizteko eta itzaltzeko.
Oheko argiak kontrolatu nahi ditugu entxufe berezi bat erabiliz logela automatizatzeko ordutegiak erabiliz.
Argi bereziak erabiliz eszena desberdinak sortu daitezke. Adibidez irakurtzen bagaude edo telebista ikusten argitasuna desberdina izango da. Horrez gain argiaren kolorea aldatu daiteke eszena hobetzeko.

Kontsumoak:

Aparatu guztien kontsumoa jakin daiteke eta horren ondorioz kontsumoa oso altua bada sistema aparatua itzali dezake energia aurrezteko. Adibidez argiren bat itzali batera asko piztuta badaude, baina, beti beharrezkoa den argi intentsitatea errespetatuz.

Informazio orokora irakurri:

Etxebizitzaren tenperatura kontrolatu daiteke.
Logela desberdinen argi intentsitatea kalkulatu. Argitasun baxua badago sistemak argiak piztuko ditu nahi dugun balorea edukitzeko.
Gelaren hezetasuna ikusi. Hezetasuna ez du oso altua izan behar. Horretarako berogailua piztu daiteke.
Etxebizitzan norbait dagoen ikusi daiteke.
Ekintza azkarrak
Ekintza azkar desberdin egiteko sentsore bat erabiliko dugu. Adibidez gela bateko argi guztiak itzali daitezke.

3. ESPEZIFIKAZIOAK
Etxebizitzako aparatuak kontrolatzeko nodoak izango ditugu eta sistema nagusiarekin komunikatzeko protokolo desberdinak erabiliko ditugu.

3.1. OPENHAB
Nodo guztiak kontrolatzeko openhab programa erabiliko dugu. Openhab programa kodigo librea duen software bat da zein aparatu desberdinak kontrolatu dezakete komunikazio protokolo desberdinak erabiliz.

OpenHab-en logoa

3.2. RASPBERRY

Openhab programa martxan jartzeko Raspberry Pi 3 plaka erabiliko dugu. Plaka hau mikroprozesadore bat da zein sistema eragile bat erabiliz openhab programa martxan jartzen du ordenagailu bat izango balitz bezala. Gure kasuan Linux sistema eragilea erabiliko dugu programatzeko.

Raspberry Pi 2-aren zatiak

3.3. Z-WAVE

Raspberry pi-aren usb konektorean Zwave kontroladorea konektatuko dugu. Z-wave wifi bezalako komunikazio protokoloa da. Wireless bidez egiten du komunikazioa eta wifi protokoloaren irismen berdina dauka.

Wireless , kablerik gabe egiten den komunikazioari deitzen zaio. Komunikazio mota honen abantaila nagusia, instalazioak egiterako orduan oso errazak eta aldi berean oso merkeak direla da.

Bere irismena oso handia da, bere aparatuak seinale errepikatzaileak direlako. Horrez gain Zwave etxebizitzako edozein aparatu kontrolatu dezake bere kontroladore espezifikoarekin.

Bere komunikazio mota malla izenekoa da. Honek esan nahi du aparatu guztiak elkar komunitatuta daudela besteekin. Bere abantaila nagusia, aparatu batek ez badu egoki funtzionatzen, bakarrik berari eragingo diola eta ez sistema osoari, eraztun motatako komunikazioan bezala. Horregatik, esan dezakegu gure sistema segurtasun handikoa dela.

Z-Wave protokoloaren bitartez Raspberry-ra konektatzen diren gailuak

3.4. Z-WAVE STICK

Zwave konponente guztiak komunikatzeko erabiltzen den aparatua da. Aparatu guztiak pintxo honetara bidaltzen dute informazioa eta honek informazioa irakurri ondoren openhab programara bidaltzen du.

Zwave openhabekin komunikatzeko Binding izeneko programa bat erabiltzen du. Openhaben barruan programa bat dago zein itzultzaile bat bezala funtzionatzen du. Hau da Zwave-en protokoloa irakurtzen du eta hizkuntza komun batera itzultzen du Openhab irakurri ahal izateko.

Z-Wave Stick-a

3.5. BINDING

Zwave openhab-ekin komunikatzeko Binding izeneko programa bat erabiltzen du. Openhab-en barruan programa bat dago zein itzultzaile bat bezala funtzionatzen du. Hau da Zwave-en protokoloa irakurtzen du eta hizkuntza komun batera itzultzen du Openhab irakurri ahal izateko.

3.6. QUBINO

Zwave sistemarekin aparatu desberdinak erabiliko ditugu. Adibidez Qubinoa, luminariak kontrolatzeko erabiliko dugun aparatua da. Qubinoarekin argitasuna kontrolatu dezakegu eta horrez gain kontsumoa ikusi daiteke. Horri esker etxebizitzaren kontsumoa kalkulatu daiteke. Luminariak wireless bidez kontrolatuko ditugu.

Qubinoa konektatzeko zirkuitu elektrikoa

Qubinoa 230V ko tentsiora konektatzen da, L eta N konektoreetara. I eta Q irteerak ditugu, kontrolatu nahi dugun aparatua Q irteeran konektatuko dugu eskeman ikusten bezala. I irteera eskuz kontrolatzeko erabiltzen den irteera da. hau da, etengailu bat jarri daiteke argia eskuz kontrolatzeko.

3.7. WALLPLUG

Wallplug-a entxufe entxufe bat da. Entxufe hau konbentzionalean konektatzen da eta honi esker wireless bidez konektatuta dagoen aparatua kontrolatu dezakegu. Argia, kargadorea, … . Konektatuta dagoen aparatuaren kontsumoa ikusi daiteke besteetan bezala.

Wallplug entxufea

3.8. PHILIPS HUE

Eszenak sortzeko Philips Hue bonbillak erabiliko ditugu. bonbilla hauei esker argia eta kolorea kontrolatu daiteke. Horrekin eszena desberdinak sortu daitezke. Adibidez irakurtzen bazaude argi intentsitate handia izango da eta telebista ikusten bazaude argi kolore ahulak jarri daitezke erlaxatzeko. Komunikazioa Zigbee bidez egiten da. Zigbee, zwave-ren funtzionamendu berdina da. Malla izeneko sistema erabiltzen du informazioa bidaltzeko. Bidali nahi den datua konektatutako aparatuengatik salto egiten du bidali nahi den puntura iritsi arte. Honek esan nahi du aparatu bakoitza errepikagailu bat bezala funtzionatzen duela. Honi esker bere irismena handia da eta sistema handitzeko ez dago arazorik.

Argiak bere kontroladorea daukate, Bridge izeneko aparatua erabiltzen dute openhabekin komunikatzeko. Aparatu honek bere IP-a dauka. Garrantzitsua izango da dena konfiguratzean.

Philips Hue argiak eta bridge-a

3.9. FIBARO RELE

Wireless bidez kontrolatzen den errele bat da zein bere estatua Zwave bidez aldatu daiteke. Horrez gain kontsumoa bidali dezake openhab irakurri dezan.

Argiak kontrolatzeko erabil daiteke. Hau da, argiak kontrolatzen duen switch-ean errelea konektatzen badugu, bera izango da zirkuitua itxiko duena eta horrela wireless bidez kontrolatu ahalko ditugu argiak.

Fibaro relearen zirkuitu elektrikoa switch batera konektatzeko

3.10. KONTSUMOAK

Kontsumoak neurtzeko aparatu bakoitzak berea neurtzen du. Adibidez wallplug entxufea bere kontsumoa erakusten du. Aparatu guztien kontsumo batura egiten badugu eta kontsumoa oso altua bada argiren bat itzali dezakegu etxebizitzako kontsumoa jaisteko eta dirua aurrezteko.

3.11. AEOTEC 6 EN 1

Sentsore hau 6 balore desberdin irakurri dezakeen aparatua da. 6 baloreen informazioa Zwave bidaltzen du openhab irakurtzeko. Irakurketa hauek erabiliz etxebizitzako tenperatura, argitasuna eta hainbat balore aldatu ditzakegu.

3.12. APDS-9960 GESTURE SENSOR

Sentsore honek, 8 pin dituen APDS-9960 txip-a erabiltzen du eta keinuak led infragorri baten bitartez antzematen ditu. Gainera, sentsoreak argi gutxi dagoen baldintzen ere lan egin dezake, txipak barnean duen RGB digitalari esker.

Sentsoreak 6 keinu desberdin antzeman ditzake (gora, behera, ezker, eskuin, urrun eta gertu), antzematen duen keinua, seinale analogiko baten bidez, mikrokontroladore bati bidaliko dio, gure kasuan NodeMcu-ari. Sentsore honek, bidaltzen duen egoeraren arabera etxebizitzako aparatu desberdinak kontrolatzeko aukera izango dugu. Adibidez argi guztiak itzaltzeko “Down” mugimendua erabili dezakegu eta pizteko “Up” mugimendua.

Gesture sentsorea

3.13. MQTT PROTOKOLOA

Protokolo honek broker bat edukiko du, eta bertara bezero batzuk konektatuko dira, beraien artean mezuak trukatu ahal izateko. Brokerra bezeroak konektatuko diren zerbitzari zentrala da, era berean, “mosquitto” izenarekin ezagutzen da, gure kasuan brokerra Raspberry-a izango litzateke. Bezeroak, mezuak jaso eta bidaltzeko interesatuak dauden programak dira, gure kasuan bezeroak, Openhab eta NodeMcu-a izango lirateke.

MQTT bidez mezuak bidali eta jasotzeko garaian publish/subscribe patroia erabiltzen du. Bezero batek ez dio, beste bezero bati, mezua zuzenean bidaltzen, baizik eta, MQTT sarean argitaratzen du eta mezu hori jasotzean interesatuta dauden bezeroei, brokerrak automatikoki jakinaraziko die. MQTT sarera mezua bidaltzeari publish egitea esaten zaio eta brokerrari mezu batean interesatuta gaudela esatea subscribe.

Mezuen publikazioa eta harpidetza “topic” egituraren arabera egingo da.

Topic-a kontzeptu abstraktu bat da, ez daude inon fisikoki. Egitura hierarkiko bat dute, Linux-eko karpetek duten egituraren oso antzekoa. Publish egiten denean topic konkretu batera egingo da, adibidez: “casa/sala/temperatura”. Topic-a bezeroek mezua utziko duten postontzia izango da. MQTT bitartez edozein datu bidali daiteke: zenbakiak, hitzak..

Laburbilduz, MQTT bezeroak eta zerbitzari zentral bat (broker) dituen protokoloa da. Bezeroek topic batera informazioa bidaliko dute eta brokerrak topic horretara harpidetuta dauden bezeroei mezua birbidaltzeaz arduratuko da.

MQTT protokoloaren eskema funtzionala

3.14. ESP8266 NODEMCU

Nodemcu-a, ESP8266 txipean oinarritua dagoen, kode irekiko garapen plaka bat da. ESP8266 wifi-a integratua duen mikrokontrolagailu merke bat da. Erabiltzen duen programazio-lenguaia Lua da, baina, Arduin IDE-arekin bateragarria denez guk bigarren aukera erabiliko dugu, hau, era berean, homie-esp8266 libreriarekin bateragarria delako. Libreri hau arduratuko da NodeMcu-a MQTT bidez broker-era konektatzeaz, interesatzen zaion topic-etan harpidetza egiteaz edota gailuaren datu estatistikoak bidaltzeaz.

odeMcu-a

3.16. KONTROL SISTEMA

Sistema guztia kontrolatzeko bi aukera desberdin edukiko ditugu. Alde batetik ordenagailutik Sitemap izeneko aplikazio web batetik, eta beste aldetik mugikor aplikazio bat erabiliz.

Bi kasuetan funtzionamendu berdina izango du. Aparatu bakoitzaren kontrola agertuko zaigu eta horrekin etxe guztia kontrolatu ahalko dugu.