SISTEMA DE ADQUISICIONDE DATOS DE HUMEDAD Y INGENIERIA ELECTRONICA TEMPERATURA CON REGISTRO CALIFICADO ALOJAMIENTO EN CLOUD SNIES 4950 SERVER HECHO CON ARDUINO SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS DE HUMEDAD Y TEMPERATURA CON ALOJAMIENTO EN CLOUD SERVER HECHO CON ARDUINO Aldo Vergara Romero e-mail:
[email protected] Rooldy Machado Ferrer e-mail:
[email protected] Luis Moreno Rosario e-mail:
[email protected] RESUMEN: En este proyecto, se realiza un sistema de monitoreo y control de temperatura y humedad. Para implementarlo se trabaja bajo dos conceptos importantes, la programación que debe llevar, implementada en arduino, y la tecnología wireless para transmisión de los datos sensados, a un servicio de cloud server, mejor conocido como “la nube”. Se inicia explicando la parte teorica de los elementos a usar, los comandos del software arduino, y los procedimientos para el envio de los datos al servicio web. Finalmente, se crea un prototipo del sistema, en donde se tiene varias etapas: La de sensado y adquisición de los datos de las variables (humedad y temperatura), el control de estas variables que puede visualizarse en el monitor del software, y finalmente; la transmisión de los datos que serán alojados en el servidor web de la nube, conocido como Thingspeak.com. KEYWORDS: Arduino, dht11, esp6286, sensor, cloud. ABSTRACT: In this project, a system of monitoring and control of temperature and humidity is performed. To implement working under two important concepts , programming to bring, implemented in Arduino , and wireless technology for transmission of sensed data to a cloud server service , better known as "the cloud" . It starts by explaining the theoretical part of the elements to use Arduino software commands , and procedures for sending data to the web service . 1 Finally, a prototype system , where it has several stages is created : The sensing and data acquisition variable ( humidity and temperature) , the control of these variables can be displayed on the monitor software , and finally ; the transmission of the data to be hosted on the web server of the cloud, known as Thingspeak.com . 1. INTRODUCCIÓN: El control de humedad y temperatura, es un sistema muy común en el medio que rodea al ser humano en su cotidianidad. Se necesita mantener siempre en un área determinada un rango de temperatura y humedad optimo para tener un ambiente estable. En este trabajo, se plantea aprender conceptos básicos sobre transmisión de datos via inalámbrica, y nuevas herramientas propias del software Arduno; como el uso de nuevas librerías que son necesarias para este tipo de diseños, en conjunto con el uso de sensor/es de humedad y temperatura. Además, se presentará este informe detallado de los datos adquiridos por el sistema, para posteriormente ser enviados al servidor web. 2. OBJETIVOS: Implementar un sistema de monitoreo de humedad y temperatura y que sea posible almacenar los datos en un servidor web. Desarrollar un prototipo físico del sistema implementado. de hecho. el ruido eléctrico y los algoritmos de medida. En primer lugar está el Department of Electrical Engineering and Computer Science de la Universidad de Berkeley. así como el conocido sistema operativo para redes de sensores TinyOS. y en las condiciones de prueba en entornos reales es aún más difícil. y demás variables necesarias por ejemplo. El otro aspecto importante es la temperatura del medio ambiente. En un ambiente de 100 % de humedad relativa (100 % de HR)el ser humano se sentirá “sofocado”. sin embargo. El cuerpo humano reacciona a la cantidad de humedad en el ambiente de formas muy particulares. esta cantidad se mide en porcentaje de humedad relativa (%) y su valor está normalizado de tal forma que la humedad relativa máxima posible del medio ambiente es del 100%. hasta los que son capaces de sensar velocidad del aire. la temperatura es difícil de medir con exactitud aún en circunstancias óptimas. 3. De esta forma ambas variables. ésta se ha de medir para incluir indirectamente su efecto en la medida deseada. una de las variables más importante a tomar en cuenta es la humedad del medio ambiente. el cuerpo humano aportará humedad al ambiente. el tiempo de medida. incluso en muchos casos en que el parámetro de interés no es la temperatura. o mejor dicho. La humedad relativa en el medio ambiente es una cantidad numérica que indica el cociente entre en la humedad absoluta del medio ambiente y la cantidad máxima de 2 vapor de agua que admite el aire por unidad de volumen. para la diseño e . Dicho de otra forma. presion atmosférica. Entendiendo las ventajas y los inconvenientes de los diversos enfoques que existen para medir la temperatura. pero en realidad es una estructura estadística cuya exactitud y repetitividad pueden verse afectadas por la masa térmica. las redes de sensores han sufrido una cierta evolución tecnológica y su estudio se remonta a diferentes centros de investigación en todo el mundo. Se definirán estas. MARCO TEORICO: Este tipo de sensores varían desde los mas básicos. Las consideraciones anteriores han sido estudiadas y son conocidas ampliamente. por lo que es común considerar y realizar la medición de ambas variables al mismo tiempo. 4. el porcentaje adecuado de humedad en el medio ambiente para proveer comodidad al ser humano. A menudo pensamos en ella como un simple número. Algunas de estas plataformas en estos momentos son circuitos comerciales con numerosas aplicaciones. en un aeropuerto. resultará más fácil evitar los problemas y obtener mejores resultados. el cuerpo humano reaccionará con una excesiva incomodidad al ambiente. poseen ciertas partes básicas comunes. ESTADO DEL ARTE: Con el pasar de los años. se combinan en los sistemas de acondicionamiento ambiental. la altísima humedad del medioambiente dificulta la transpiración del cuerpo humano. La temperatura es un factor de medida engañoso debido a su simplicidad. humedad relativa y temperatura. Es fácil realizar medidas de la temperatura con un sistema de adquisición de datos. la sequedad del medio ambiente hace que la transpiración del cuerpo humano sea evidente y hasta peligrosa. Todos ellos. en un ambiente de 0 % de humedad relativa (0 % de HR) el ser humano se sentirá “acalorado”. Probablemente sea la temperatura el parámetro físico más común que se mide en una aplicación electrónica. la determinación del valor de la humedad relativa del medio ambiente está muy ligada a la temperatura del medio ambiente en el momento de la medición.SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS DE HUMEDAD Y INGENIERIA ELECTRONICA TEMPERATURA CON REGISTRO CALIFICADO ALOJAMIENTO EN CLOUD SNIES 4950 SERVER HECHO CON ARDUINO Transmitir los datos desde cualquier lugar que disponga de conexión a internet. al diseñar sistemas de acondicionamiento del medio ambiente. Es importante resaltar la influencia de algunas compañías en el desarrollo de estas nuevas tecnologías. pero la realización de medidas de temperatura exactas y repetibles no es tan fácil. California el cual desarrolló desarrollo de los nodos Micaz y sus variantes posteriores como el TelosB. pero se requiere una cuidadosa sincronización para la toma de datos. donde se puede observar la antena integrada. ANALISIS DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA: 5. será la IP de la pagina que alojará los datos captados por el sensor. DHT11 Sensor Temperatura. Fig2. diseñado para el fin de este tipo de proyectos (IoT. ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de múltiples diseños. ESP8266 Modulo wifi. El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos de entrada/salida. Gnd y DATA. via una puerta serie. Esta IP.SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS DE HUMEDAD Y INGENIERIA ELECTRONICA TEMPERATURA CON REGISTRO CALIFICADO ALOJAMIENTO EN CLOUD SNIES 4950 SERVER HECHO CON ARDUINO implementación de un sistema de adquisición de daos de humedad y temperatura con alojamiento en cloud server. Su implementación es 3 bastante sencilla. . basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo. Atmega1280. Fig1. Este sensor está basado en un termistor que sirve para medir el aire circundante (temperatura) e implementa un sensor interno capacitivo para la medición de humedad. 4. Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de programación Processing/Wiring y el cargador de arranque que es ejecutado en la placa. Este dispositivo funciona mediante el uso de tres terminales.2 MODULO WIRELESS WIFI ESP8266 : El módulo viene configurado de fábrica para trabajar como lo haría los previamente conocidos modulos bluetooth.1 ARDUINO: Arduino es una plataforma de hardware libre.106. el modulo es capaz de enviar información que se le remite via puerto serial. de Humedad y 5. diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares. se muestra en la siguiente figura.3 SENSOR DHT11: El DHT11 es un sensor básico digital de medición de temperatura y humedad. A través del pin 3 (DATA) se obtiene una señal digital que es tratada a través de la board arduino o microcontrolador (esto ya queda al gusto del usuario).149).153. Internet of things). que puede ser configurada a diferentes velocidades. El datasheet visto desde la parte superior. El DHT11 es de dimensiones pequeñas con bajo consumo de energía.1 MODULO ARDUINO: ESP8266 + DHT11 + Este modulo es muy sencillo. esto permite la comunicación con el módulo fuera de casa o lugares donde no se tenga un router que haga de intermediario posibilitando radiocontrol vía Wifi entre el módulo y uno o varios dispositivos. bajo la misma utilización de comandos AT. y puerto que sea deseado. a una dirección IP especifica. Una vez que se le instruye para que se conecte a una determinada red. (184. maestro o esclavo.. y por eso incluye todo lo necesario para conectarse a un punto de acceso wifi mediante comandos de texto AT. Atmega328. 4. +Vcc. 4. es usado para aplicaciones en las que necesita medir los niveles de temperatura y humedad de ciertos ambientes. Los microcontroladores más usados son el Atmega168. . está la ip correspondiente para poder subir los datos. en arduino main software.SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS DE HUMEDAD Y INGENIERIA ELECTRONICA TEMPERATURA CON REGISTRO CALIFICADO ALOJAMIENTO EN CLOUD SNIES 4950 SERVER HECHO CON ARDUINO configurar la red inalámbrica del router.”Password” Para el caso de la seccional montería.3v. Configuración del modulo ESP8266. el espacio entre comillas vacío. se basa en los comandos AT. simplemente. Interfaz de Thingspeak. Primera parte del código. El indicador de funcionamiento. llevando a desgastar mas rápidamente la vida útil del modulo.149. Su control para el sistema. Ahora para los modos de funconamiento. que previamente se hizo la configuración del router al cual se conectará el modulo para enviar los datos.”” Importante anotar que para este tipo de red publica.com Ahora bien. y el AT+CIPSERVER=1.153. se usa AT+CIPMUX=1 para habilitar múltiples conexiones simultaneas. es la siguiente: 184. y automáticamente el responderá con un OK. En la pagina de thingspeak. seria: AT+CWJAP=”UPB MONTERIA”. Fig5. es el Led azul de transmisión de datos en el modulo.2 FUNCIONAMIENTO EN CONJUNTO DEL SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS: Es importante recordar. cuyo funcionamiento siempre es el adecuado. 5. del código implementado para tal fin. Esto indica que se tiene línea abierta. Y se procede con el primer comando AT. que se configuran posterior a la compilación en arduino. se debe usar el modo 3. AT+CWMODE=3. cuando el consumo del modulo suele ser bastante superior a este. proporciona un máximo en corriente de 50mA. indica lo dicho. Es importante saber que la fuente interna del arduino de 3.106. Fig4. el programa completo es el siguiente. pedir atención del modulo. ESP8266 DATASHEET. para la contraseña. la siguiente instrucción permite 4 Por ultimo. Ahora. AT+CWJAP=”SSID de la Red”.80 arranca el servicio web (con el numero de servicio prioritario =1) en el puerto 80. usar el comando AT+RST. Esta ip. se presiona Enter. Fig3. Fig6. Se escribe “AT” en monitor serial de arduino. Para resetear el modulo. 8. capta los datos de la humedad y temperatura del entorno que rodea al sensor. Fig10. CONCLUSIONES: Fig8. y única para cada usuario y variable del cloud server. mediante la api key definida en el programa anteriormente. Se realizo el informe detallado del funcionamiento del sistema. Como se pudo ver en la imagen anterior. Se puede concluir que arduino es una de las herramientas mas poderosas existentes para programación y una de las mas sencillas de usar. Humedad 53%.internetdelascosas.SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS DE HUMEDAD Y INGENIERIA ELECTRONICA TEMPERATURA CON REGISTRO CALIFICADO ALOJAMIENTO EN CLOUD SNIES 4950 SERVER HECHO CON ARDUINO Fig9. RESULTADOS: Los resultados. sube los datos al servicio web. Temperatura 31C. se puede diseñar un sistema autónomo para proyectos sencillos. Monitor serial.arduino. Fig7. uno de los pares de datos sensados. REFERENCIAS: [1] Internet of Things. e incluso para proyectos mas complejos. fueron 31 grados Celsius.net/arduino-wifi/ 5 . 6. y posteriormente son subidos al servicio web. fueron los esperados. http://www.cl/2014/07/0 8/midiendo-temperatura-y-humedad-conarduino-y-el-sensor-dht11/ [2] Arduino + Wifi shield http://www. Pero para usos mas complejos. Segunda y ultima parte del código. con fecha y hora exacta.cc/en/Main/ArduinoWiFi Shield [3] Arduino + modulo ESP8266. Se logro diseñar e implementar el sistema de monitorio con el uso de las herramientas planteadas al inicio. con ejemplificación de los datos sensados. http://www. que el sensor. Se verificó que posteriormente a la compilación del programa completo. y 53% de Humedad del aire. es necesario asociar diferentes sistemas de hardware. con su ayuda. 7. El instructivo GET. se pudo verificar en el monitor serial del software arduino.prometec.