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https://hdl.handle.net/20.500.12104/85236Registro completo de metadatos
| Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Beristaín Cornelio, José Alberto | |
| dc.contributor.author | Gómez Zambrano, Roque Isaac | |
| dc.date.accessioned | 2021-10-05T21:39:22Z | - |
| dc.date.available | 2021-10-05T21:39:22Z | - |
| dc.date.issued | 2020-10-01 | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.12104/85236 | - |
| dc.identifier.uri | https://wdg.biblio.udg.mx | |
| dc.description.abstract | El presente documento contiene la información del proyecto llamado “Sistema inalámbrico para domótica en aulas del Centro Universitario de los Valles”, el cual es una solución automatizada para el eficiente uso de la energía eléctrica en el Centro Universitario de los Valles, así como el control de acceso a las aulas, esto debido a que se detectó que en ocasiones los servicios de las aulas quedaban encendidos, aun cuando no había personas en las aulas o fuera de horario establecido. La solución propuesta consta de los siguientes elementos principales: Servidor, estación remota y red inalámbrica. De manera general, en el servidor se encuentra un software de control desarrollado en la herramienta LabVIEW en el cual es posible monitorear en tiempo real los estados de los servicios así como programar tareas, las cuales al ejecutarse controlarán los servicios en las aulas a través de la estación remota, este último elemento incluye una tarjeta de control la cual activa o desactiva los servicios requeridos. La comunicación entre el servidor y la estación remota se realiza de manera inalámbrica a través de dispositivos llamados XBee. Es importante resaltar que además de los elementos mencionados anteriormente, las tareas programadas se guardan en una base de datos de Access, de igual manera los estados recibidos se almacenan para poder analizar estos datos posteriormente, de ser necesario. | |
| dc.description.tableofcontents | ........................................................................................................................................ 2 Introducción Planteamiento del problema .................................................................................................... 3 Estado del arte .......................................................................................................................... 3 Justificación ............................................................................................................................. 6 Objetivo general ....................................................................................................................... 6 Objetivos particulares ...................................................................................................... 6 Metodología ............................................................................................................................. 7 Operación del sistema ..................................................................................................... 7 Etapas del proyecto ......................................................................................................... 9 Marco teórico .................................................................................................................................... 11 2.1 Red inalámbrica ..................................................................................................................... 11 2.2 Control en aula ....................................................................................................................... 13 2.3 Configuración de XBee ......................................................................................................... 15 2.3.1 Modo de operación ........................................................................................................ 16 2.3.2 UART ............................................................................................................................ 16 2.3.3 Modo transparente ......................................................................................................... 17 2.3.4 Modo Inactivo (Iddle) ................................................................................................... 18 2.3.5 Modo transmisión .......................................................................................................... 18 2.3.6 Modo recepción ............................................................................................................. 18 2.3.7 Modo comando .............................................................................................................. 18 2.3.8 XCTU ............................................................................................................................ 18 2.3.9 Configuración de nodo .................................................................................................. 19 Diseño del sistema ............................................................................................................................ 23 3.1 Vista general .......................................................................................................................... 23 3.2 Interacción de los elementos del sistema ............................................................................... 24 3.3 Programación ......................................................................................................................... 25 3.3.1 Programación de Microcontrolador............................................................................... 27 3.4 PCB ........................................................................................................................................ 35 3.4.1 Alimentación ................................................................................................................. 36 3.4.2 Reguladores de tensión .................................................................................................. 36 3.4.3 XBee .............................................................................................................................. 37 3.4.4 LEDs indicadores de RX, TX e inactividad .................................................................. 37 3.4.5 CI 74240 ........................................................................................................................ 37 3.4.6 CI CD4072 .................................................................................................................... 38 3.4.7 PIC18F4550................................................................................................................... 38 3.4.8 Pines para entradas y salidas ......................................................................................... 39 3.4.9 Push buttons .................................................................................................................. 39 3.4.10 Mounting holes .............................................................................................................. 40 3.4.11 Capas - Top ................................................................................................................... 40 3.4.12 Capas - Bottom .............................................................................................................. 40 3.4.13 Capas – Serigrafía ......................................................................................................... 40 3.4.14 Diseño completo ............................................................................................................ 42 3.5 Programación de software, estación central. ......................................................................... 42 3.5.1 Ciclo de Sub-programas ................................................................................................ 45 3.5.2 Ciclo monitor ................................................................................................................. 46 3.5.3 Ciclo Ejecutor de Tareas por Edificio ........................................................................... 52 3.5.4 Sub Programa “Sub_vi_ejecutar_Edificio” ................................................................... 55 3.5.5 Ciclo ejecutor de tareas por aula ................................................................................... 61 3.5.6 Sub Programa “Sub_vi_ejecutar_Aula” ........................................................................ 63 3.5.7 Programador de tareas ................................................................................................... 67 Programación de tareas por aula ................................................................................ 67 Programación de Tareas por Edificio ........................................................................ 69 Diagrama a bloques de programador de tarea ........................................................... 70 3.5.8 Programa “Servicios Manual” ....................................................................................... 75 Resultados ......................................................................................................................................... 84 4.1 Software ................................................................................................................................. 84 4.2 Pantalla principal de monitoreo ............................................................................................. 84 4.3 Pantalla de Ejecutor de tareas ................................................................................................ 85 4.3.1 Pantalla de programación de tareas por aula ................................................................. 85 4.3.2 Pantalla de programación de tareas por edificio ........................................................... 86 4.3.3 Instalador de Software ................................................................................................... 86 4.4 Base de Datos ........................................................................................................................ 86 4.4.1 Base de datos de programador de tareas ....................................................................... 86 4.4.2 Base de datos de logger ................................................................................................. 88 4.5 PCB ........................................................................................................................................ 89 4.6 Pruebas de la red inalámbrica ................................................................................................ 90 4.7 Videos de operación .............................................................................................................. 93 Conclusiones y trabajo futuro ........................................................................................................... 94 5.1 Conclusiones .......................................................................................................................... 94 5.2 Trabajo futuro ........................................................................................................................ 94 Referencias ............................................................................................................................................... 96 Índice de figuras Figura 1.1. Diagrama a bloques de la estación central. ............................................................. 7 Figura 1.2. Diagrama a bloques de estación remota. ................................................................. 8 Figura 1.3. Etapas del proyecto. ................................................................................................ 9 Figura 2.1. Diagrama de conexión de nodos DigiMesh. ......................................................... 11 Figura 2.2. Digi XBee-PRO 900HP. ........................................................................................ 12 Figura 2.3. Antena dipolo 2.1 dBi. .......................................................................................... 13 Figura 2.4. PIC18F4550. .......................................................................................................... 13 Figura 2.5. Sensor PIR HC-SR501. ......................................................................................... 14 Figura 2.6. Kit de control de acceso. ....................................................................................... 15 Figura 2.7. Distribución de los pines del XBee. ...................................................................... 16 Figura 2.8. Modo de operación del XBee. ............................................................................... 16 Figura 2.9. Flujo de datos del sistema en un entorno con interfaz UART. .............................. 17 Figura 2.10. Modo transparente. ................................................................................................ 17 Figura 2.11. Placa de desarrollo Grove. ..................................................................................... 19 Figura 2.12. Puerto COM asignado a la placa ........................................................................... 19 Figura 2.13. Agregando el XBee a la herramienta de configuración XCTU. ............................ 20 Figura 2.14. Dispositivo agregado a la herramienta. ................................................................. 20 Figura 2.15. Parámetros del dispositivo. .................................................................................... 20 Figura 2.16. Botones de acciones en XCTU. ............................................................................. 22 Figura 2.17. Actualización de firmware de XBee. .................................................................... 22 Figura 3.1. Subsistemas del proyecto. ..................................................................................... 23 Figura 3.2. Interacción de elementos del sistema. ................................................................... 24 Figura 3.3. Esquemático. ......................................................................................................... 35 Figura 3.4. Vista 3D de la PCB. .............................................................................................. 36 Figura 3.5. Alimentación. ........................................................................................................ 36 Figura 3.6. Reguladores de tensión y LEDs indicadores. ........................................................ 36 Figura 3.7. XBee. ..................................................................................................................... 37 Figura 3.8. LEDs TX, RX, RSSI. ............................................................................................ 37 Figura 3.9. LED de inactividad. ............................................................................................... 37 Figura 3.10. CI 74240. ............................................................................................................... 38 Figura 3.11. CI CD4072. ........................................................................................................... 38 Figura 3.12. CI PIC18F4550. ..................................................................................................... 38 Figura 3.13. Pines de Entradas y Salidas. .................................................................................. 39 Figura 3.14. Push buttons para reset. ......................................................................................... 39 Figura 3.15. Push buttons conectados al puerto D. .................................................................... 39 Figura 3.16. Entradas adicionales en paralelo a los push buttons del puerto D. ........................ 40 Figura 3.17. Mounting Holes. .................................................................................................... 40 Figura 3.18. Pistas – Top. .......................................................................................................... 41 Figura 3.19. Pistas – Bottom. ..................................................................................................... 41 Figura 3.20. Serigrafía – Top. .................................................................................................... 42 Figura 3.21. Diseño completo. ................................................................................................... 42 Figura 3.22. Pantalla de monitor. ............................................................................................... 43 Figura 3.23. Pantalla de ejecutor de tareas. ............................................................................... 44 Figura 3.24. Ciclo Sub Programas. ............................................................................................ 46 Figura 3.25. Ciclo Monitor. ....................................................................................................... 49 Figura 3.26. Case False “Leer datos de puerto y desglosa Edif-Aula”. ..................................... 50 Figura 3.27. Panel frontal subVi_extr_serv. .............................................................................. 50 Figura 3.28. Diagrama de subVi_extr_serv. .............................................................................. 51 Figura 3.29. Inicialización de variables asociadas al ciclo monitor. ......................................... 52 Figura 3.30. Diagrama de Bloque de ciclo Ejecutor de Tareas por Edificio. ............................ 53 Figura 3.31. Variables de inicialización de ciclo Ejecutor de Tareas por Edificio. ................... 55 Figura 3.32. ícono de sub_vi_ejecutar_edificio. ........................................................................ 56 Figura 3.33. Panel frontal de Sub_vi_ejecutor_Edificio. ........................................................... 56 Figura 3.34. Diagrama a bloques de “Sub_vi_ejecutar_Edificio”. ............................................ 57 Figura 3.35. Case FALSE de bit de rango Sub_vi_ejecutar_Edificio. ...................................... 58 Figura 3.36. Case FALSE bit de estado actual de Sub_vi_ejecutar_Edificio. ........................... 58 Figura 3.37. Case FALSE estado final Sub_vi_ejecutar_Edificio. ............................................ 59 Figura 3.38. Case TRUE detección vacio Sub_vi_ejecutar_Edificio. ....................................... 60 Figura 3.39. Case TRUE persistencia de error. ......................................................................... 60 Figura 3.40. Ciclo ejecutor de tareas por Aula. ......................................................................... 62 Figura 3.41. Case false de índice de tabla. ................................................................................. 62 Figura 3.42. Variable de inicialización, LED indicador de ejecución de tarea. ........................ 63 Figura 3.43. Panel Frontal de “Sub_VI_ejecutar_Aula”. .......................................................... 64 Figura 3.44. ícono de “Sub_VI_ejecutar_Aula”. ....................................................................... 64 Figura 3.45. Diagrama a bloques de “Sub_VI_ejecutar_Aula”. ................................................ 65 Figura 3.46. Case FALSE bit de estado actual “Sub_VI_ejecutar_Aula”. ................................ 66 Figura 3.47. Case FALSE estado final Sub_VI_ejecutar_Aula. ................................................ 67 Figura 3.48. Programador de tareas por aula. ............................................................................ 68 Figura 3.49. Programador de tareas por Edificio. ...................................................................... 69 Figura 3.50. Diagrama a bloques de programador de tareas. .................................................... 71 Figura 3.51. Columnas Base de Datos. ...................................................................................... 71 Figura 3.52. Case FALSE rango de Aula en Programador de Tareas. ...................................... 72 Figura 3.53. Panel Frontal subVi_extr_dias. ............................................................................. 73 Figura 3.54. Diagrama a bloques subVi_extr_dias. ................................................................... 73 Figura 3.55. Case FALSE Concatenacion. ................................................................................ 74 Figura 3.56. Case FALSE agregar / quitar tareas. ..................................................................... 74 Figura 3.57. Case TRUE botón + / -. ......................................................................................... 74 Figura 3.58. Diagrama de tab para Aula. ................................................................................... 75 Figura 3.59. Panel frontal Aula de programa “Servicios Manual”. ........................................... 76 Figura 3.60. Panel frontal Edificio de programa “Servicios Manual”. ...................................... 76 Figura 3.61. Diagrama a bloques de programa “Servicios Manual”, tab Aula. ......................... 79 Figura 3.62. Case TRUE sección 2.2 Servicios Manual. ........................................................... 80 Figura 3.63. Case FALSE sección 2 Servicios Manual. ............................................................ 80 Figura 3.64. Diagrama a bloques de programa “Servicios Manual”, tab Edificio. ................... 81 Figura 3.65. Case FALSE tab Edificio. ..................................................................................... 82 Figura 3.66. Detección de arreglo vacío. ................................................................................... 82 Figura 3.67. Case FALSE Contador de error de vacío. ............................................................. 83 Figura 4.1. Pantalla principal de monitoreo. ............................................................................ 84 Figura 4.2. Pantalla de Ejecutor de tareas. ............................................................................... 85 Figura 4.3. Pantalla de programación de tareas por aula. ........................................................ 85 Figura 4.4. Pantalla de programación de tareas por edificio. .................................................. 86 Figura 4.5. Tabla Edificios de la base de datos de programación de tareas. ........................... 87 Figura 4.6. Tabla Aulas de la base de datos de programación de tareas. ................................ 87 Figura 4.7. Campos de base de datos tanto para aulas y edificio. ........................................... 87 Figura 4.8. Base de datos de logger. ........................................................................................ 88 Figura 4.9. Campos de base de datos de logger. ...................................................................... 89 Figura 4.10. Fotografía de PCB. ................................................................................................ 89 Figura 4.11. Ensamble de PCB. ................................................................................................. 90 Figura 4.12. Prueba a 10 metros de distancia. ........................................................................... 90 Figura 4.13. Prueba a 60 metros de distancia. ........................................................................... 91 Figura 4.14. Prueba a 115 metros de distancia. ......................................................................... 91 Figura 4.15. Prueba a 120 metros de distancia. ......................................................................... 92 Figura 4.16. Prueba a 130 metros de distancia. ......................................................................... 92 Índice de tablas Tabla 2.1. Especificaciones de XBee-PRO 900HP. ...................................................................... 12 Tabla 2.2. Especificaciones de PIC18F4550. ............................................................................... 13 Tabla 2.3. Descripción de pines de XBee. .................................................................................... 15 Tabla 3.1. Bytes estación central --> Microcontrolador en aula. .................................................. 25 Tabla 3.2. Bytes microcontrolador --> Estación central. .............................................................. 26 Tabla 3.3. Pines de microcontrolador. .......................................................................................... 27 Tabla 3.4. Programa de microcontrolador. ................................................................................... 29 Tabla 3.5. Funciones de biblioteca EEPROM_Libreria.h. ........................................................... 32 Tabla 3.6. Funciones de biblioteca Serial.h. ................................................................................. 32 Tabla 3.7. Funciones de biblioteca config_reg.h. ......................................................................... 34 Tabla 3.8. Servicios. ...................................................................................................................... 51 Tabla 4.1 Pruebas de red inalámbrica. .......................................................................................... 93 | |
| dc.format | application/PDF | |
| dc.language.iso | spa | |
| dc.publisher | Biblioteca Digital wdg.biblio | |
| dc.publisher | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.uri | https://www.riudg.udg.mx/info/politicas.jsp | |
| dc.subject | Sistema Inalambrico Domotica Aulas | |
| dc.title | Sistema Inalámbrico para Domótica en Aulas del Centro Universitario de los Valles | |
| dc.type | Tesis de Maestría | |
| dc.rights.holder | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.holder | Beristaín Cornelio, José Alberto | |
| dc.rights.holder | Gómez Zambrano, Roque Isaac | |
| dc.coverage | AMECA, JALISCO | |
| dc.type.conacyt | masterThesis | |
| dc.degree.name | MAESTRIA EN INGENIERIA MECATRONICA | |
| dc.degree.department | CUVALLES | |
| dc.degree.grantor | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.access | openAccess | |
| dc.degree.creator | MAESTRO EN INGENIERO EN MECATRONICA | |
| dc.contributor.director | Huerta Ávila, Héctor | |
| Aparece en las colecciones: | CUVALLES | |
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