Red de sensores – Internet de las cosas by Enrique González Daza

Internet de las Cosas

Internet de las Cosas

El presente artículo completo lo puedes encontrar en el siguiente link: Red de sensores – Internet de las cosas

Algunos de los materiales que utilizarán los puedes encontrar en nuestra tiena online Ferrustronix:

RESUMEN

En los últimos tiempos han aparecido diversas plataformas de desarrollo tanto hardware como software con un coste muy reducido y con gran documentación y una comunidad muy activa que permiten la realización de proyectos de diverso tipo que hace tiempo serían impensables su realización a pequeña escala. Tanto la plataforma Arduino como Raspberry Pi disponen de una gran y activa comunidad donde se puede encontrar mucha documentación y ayuda del resto de usuarios, facilitando de esta forma la realización de los proyectos deseados.

De la misma forma el módulo wifi esp8266 también ha generado una gran comunidad en especial por su bajo coste comparado con el resto de alternativas existentes.

A modo de ejemplo se realizará una implementación lo más sencilla posible pero funcional, pensando en su posible posterior ampliación con nuevas características y funciones o a su unión con otros proyectos más específicos.

Arduino Arduino es una plataforma de electrónica abierta con software y hardware libre y flexible para poder realizar prototipos y desarrollos de forma sencilla y fácil de utilizar.

Se inició en el año 2005 como un proyecto educativo en el instituto IVREA, en Ivrea (Italia), donde uno de sus fundadores Massimo Banzi, daba clases. El nombre viene del Bar di Re Arduino donde MaSSimo Banzi pasaba algunas horas. En su creación también contribuyeron tanto estudiantes como Hernando Barragán (Colombia) y profesores como David Cuartielles (España).

El instituto se vio obligado a cerrar en 2005 y se decidió abrir todo el proyecto a la comunidad para que no se pierda el proyecto y que pudiera evolucionar y mejorar gracias a la colaboración de muchísima gente a nivel mundial.

Gracias al modelo abierto de Arduino han surgido una infinidad de versiones y clones del mismo, ofreciendo un gran abanico de opciones y prestaciones disponibles, incluso pudiendo desarrollar nuestro propio modelo de Arduino para adaptarlo a nuestras necesidades Se puede decir que Arduino es en realidad está formada por 3 cosas:

  • Una placa hardware.
  • Un software de desarrollo.
  • Un lenguaje de programación.

Versiones de Arduino

En este apartado se enumeraran algunos de los modelos oficiales de la placa Arduino así como sus características, los modelos no oficiales y clones son muchísimo, muchos de ellos con características muy destacables y normalmente con un precio más reducido.

Arduino UNO Rev3

Placa basada en el microcontrolador ATmega328, se puede decir que es la placa base de la plataforma arduino. Dispone de 14 pines digitales y 6 analógicos.

Arduino Uno R3

Arduino Uno R3

Arduino YÚN

Esta placa dispone de conexión WIFI, se basa en el microcontrolador Atmega32u$ y en el chip Atheros AR9331, dispone de conector microsd y soporta una versión de la distribución Linux OpenWrt.

Sensores y Actuadores

En esta sección se estudiarán y se implementarán los programas y circuitos necesarios para el correcto uso de una serie de sensores y actuadores, de forma que más tarde se puedan integrar en los nodos de nuestra red de sensores, se intentará que los circuitos y programas comiencen siendo sencillos y se incremente su complejidad, conforme aumente el conocimiento y la práctica con Arduino y los sensores mismos. Tanto el código de los programas como los circuitos en formato ‘.fzz’ se incluirán en los archivos adjuntos.

La plataforma Arduino y su comunidad nos proporciona una gran cantidad de ejemplos y documentación para poder controlar dichos sensores, el código correspondiente a los siguientes ejemplos se puede encontrar en el Anexo.

Para representar los circuitos de forma sencilla y reproducible se utilizará el programa ‘Fritzing’ que nos permite diseñar los circuitos de una forma visual e intuitiva. Fritzing es una iniciativa de sortware libre creada bajo los principios de Processing y Arduino, también es una herramienta multiplataforma y dispone de una gran comunidad de usuarios que ayuda a su evolución y mejora continua.

Esp8266

Para poder conectar las placas Arduino a Internet existen muchas posibilidades, incluidas placas oficiales de Arduino para realizar esta tarea, tanto por wifi como por cable Rj45, con un funcionamiento muy correcto como por ejemplo las siguientes dos placas:

Hay distintas versiones del módulo pero se utilizará en este proyecto la versión ESP-01 dado que es la que se dispone.

El módulo incluye todo lo necesario para conectarse por WIFI mediante comandos AT utilizando el puerto serie, en verdad es una placa que funciona de forma independiente del Arduino pero mediante comandos AT podemos utilizarla como si el propio Arduino estuviera conectado al WIFI.

Modulo Serial a Wifi ESP8266

Modulo Serial a Wifi ESP8266

Raspberry Pi

La Raspberry Pi es un ordenador con el tamaño de una tarjeta de crédito, también llamado placa computadora (SBC), es un proyecto que comenzó en 2006, en la universidad de Cambridge para fomentar la enseñanza de las ciencias computacionales en los colegios, en 2012 se comenzó a fabricar y comercializar en serie.

Raspberry Pi 2 Model B

Raspberry Pi 2 Model B

El sistema operativo que utiliza es Linux y dispone de una gran cantidad de distribuciones para ella, gracias a esto un usuario puede utilizarla como si de un PC con Linux se tratara, también dispone de una comunidad de usuarios y desarrolladores que crece sin parar, ya que aparte de su objetivo educacional, la Raspberry Pi también dispone de grandes características multimedia, en especial los últimos modelos, convirtiéndola en una plataforma de entretenimiento muy poderosa y a un precio muy competitivo.

Dispone de entradas y salidas digitales por lo que también se pueden llevar a cabo los proyectos anteriores (Capítulo 3) que no hagan uso de las entradas y salidas analógicas.

Implementación

Hasta ahora hemos estudiado, comprobado y definido el funcionamiento de los componentes que forman parte de nuestro proyecto, en este apartado completaremos su finalización uniendo cada una de esas partes para que interactúen entre ellas. Como se ha podido ver el sistema se puede dividir en dos partes, compuestas a su vez en:

  • Servidor:
    • Raspberry Pi
    • Raspbian OS
    • Flask
  • Nodos:
    • Arduino
    • Sensores y actuadores
    • Esp8266

Para evitar conflictos con las direcciones IP, serán a signadas por el router según la mac de cada adaptador de red, siempre será la misma a cada componente del sistema:

  • Router: 192.168.1.1
  • Servidor: 192.168.1.254
  • Nodo1: 192.168.1.130
  • Nodo2: 192.168.1.131
  • NodoX: 192.168.1.(129 + X)

También tendremos que seleccionar como se almacenarán los datos en nuestro servidor para poder acceder más tarde a ellos, como siempre continuaremos con la premisa de realizar dicha tarea de la forma más sencilla posible.

Por último se implementará un Nodo plenamente funcional, con varios sensores o actuadores y un pequeño programa a modo de cliente para que podamos comprobar el correcto funcionamiento del sistema.

BIBLIOGRAFÍA

GONZÁLEZ DAZA, E. N. R. I. Q. U. E. (2015). Red de sensores y el Internet de las cosas (Doctoral dissertation).

 

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